ITMI20102085A1

ITMI20102085A1 - "guarnizione elettrica per giunzioni saldate di tubi di scarico"

Info

Publication number: ITMI20102085A1
Application number: IT002085A
Authority: IT
Inventors: Giuseppe Bizzarrini
Original assignee: Coes Spa
Priority date: 2010-11-10
Filing date: 2010-11-10
Publication date: 2012-05-11

Description

Descrizione dell'invenzione industriale dal titolo: GUARNIZIONE ELETTRICA PER GIUNZIONI SALDATE DI TUBI DI SCARICO;

La presente invenzione è relativa al settore delle condutture di smaltimento delle acque di scarico nere, grigie e piovane di edifici civili o industriali. In particolare, ha come oggetto una guarnizione elettrica per il collegamento a tenuta idraulica e meccanica di tubi o raccordi in impianti idraulici di scarico a bassa pressione.

Attualmente sono disponibili in commercio diversi tipi di tubazioni di scarico da utilizzare all'interno di edifici, navi e costruzioni in genere.

Queste tubazioni possono essere classificate in base al tipo di resina termoplastica con cui sono realizzate e al tipo di collegamento tra elementi della tubazione: tubazioni in polivinilcloruro o PVC (UNIEN 1329), tubazioni in polietilene o PE (UNIEN 1519), tubazioni in polipropilene o PP (UNIEN 1451).

Le tubazioni in PE richiedono una saldatura testa a testa. La saldatura di testa deve essere effettuata mediante dispositivi di posizionamento reciproco delle parti da saldare e deve essere effettuata a banco. Quando si debbano effettuare saldature in opera si utilizza, in alternativa alla normale saldatura di testa, la saldatura mediante manicotto elettrico (vedasi ad es. brevetto US4493985) . La saldatura di testa dei tubi, anche con l'ausilio del manicotto, richiede l'impiego di personale adeguatamente preparato e certificato.

Le tubazioni in PVC o in PP, invece, vengono giuntate mediante un' accoppiamento ad innesto maschio/ femmina che viene realizzato prevedendo, in corrispondenza di un'estremità di uno dei due elementi della conduttura da congiungere, una sede nella quale viene inserito il tratto di estremità dell'altro elemento. In tale sede, comunemente chiamata "bicchiere", è anche alloggiata la guarnizione, generalmente in gomma naturale o sintetica, alla quale è demandato il compito di attuare la tenuta idraulica tra i due elementi.

Le tubazioni in PVC vengono sigillate mediante guarnizione di gomma o mediante incollaggio, mentre i tubi in PP vengono montati esclusivamente con guarnizioni di gomma.

E' opportuno notare che nel mercato dei tubi di scarico in polipropilene esiste anche un prodotto speciale dove tubi e raccordi sono forniti di un bicchiere specifico (non a norma UNIEN 1451), in cui la superficie interna del bicchiere è dotata di una spirale metallica che, quando viene attraversata da corrente elettrica, è in grado di produrre la saldatura con la superficie esterna del tubo che viene posto all'interno del suddetto bicchiere speciale.

Questo sistema noto, però, è utilizzabile solo mediante saldatura tubo-bicchiere e non è compatibile con bicchieri a guarnizione tipo UNIEN 1451.

Questo prodotto speciale può utilizzare, al posto della spirale metallica, uno strato di compound plastico conduttivo (vedasi US 2006/016552).

I principali limiti di questo prodotto commerciale sono il costo elevato (prodotto non standard), l'impossibilità di verificare l'avvenuta saldatura mediante ispezione visiva e l'impossibilità di allestire tubazioni con giunzioni miste, a guarnizione o saldate.

Un primo scopo della presente invenzione, è quello di fornire una guarnizione utilizzabile nei normali tubi con bicchieri a guarnizione tipo UNIEN 1451 (disponibili in commercio), in alternativa alle normali guarnizioni attualmente usate, senza alcuna modifica alle tubazioni stesse.

Un secondo scopo del trovato è di fornire una guarnizione che consenta di realizzare giunzioni a tenuta idraulica e meccanica solo nei tratti di tubazione dove ciò è richiesto, potendo quindi realizzare impianti "misti", cioè con tratti di tubazione a tenuta semplicemente idraulica e tratti di tubazione a tenuta idraulica e a pressione.

Ciò è stato ottenuto, secondo l'invenzione, prevedendo una guarnizione anulare sostituibile alle guarnizioni per la tenuta idraulica di tubazioni con giunzioni a bicchiere tipo UNIEN 1451, la quale è dotata di mezzi elettrici per causare la fusione del materiale della guarnizione al fine di realizzare la saldatura delle superfici a contatto con la guarnizione stessa, per ottenere una tenuta meccanica a pressione dell'accoppiamento tra due tratti di tubazione adiacenti.

Una migliore comprensione dell'invenzione si avrà con la seguente descrizione e con riferimento alle figure allegate che illustrano, a puro titolo esemplificativo e non già limitativo, alcune preferite forme di realizzazione.

Nei disegni:

la figura 1 è una vista 3D della guarnizione elettrica secondo il trovato, pronta per essere inserita nel bicchiere del tubo per la giunzione;

la figura 2 è una vista parziale in sezione che mostra una prima forma realizzativa della guarnizione di fig. 1, che prevede un avvolgimento assiale del filo, cioè disposto circonferenzialmente rispetto all'asse della tubazione, già posizionata nella giunzione maschio/femmina di due tubi;

la figura 3, analoga alla precedente, evidenzia le zone in cui avviene la saldatura per fusione dei materiali della guarnizione;

la figura 4, corrispondente alle figg. 2 e 3, mostra i contatti elettrici per la connessione alla fonte di energia elettrica per la saldatura;

la figura 5 è una vista 3D parzialmente sezionata, che mostra schematicamente le parti principali di una giunzione realizzata con la guarnizione secondo la presente invenzione, in cui detta guarnizione è correttamente posizionata nella giunzione maschio/femmina di due tubi;

la figura 6 mostra l'anello interno di supporto della bobina elettrica con avvolgimento assiale secondo la prima forma realizzativa;

la figura 7, corrispondente alla precedente, mostra lo stesso anello interno di supporto con la bobina già avvolta;

le figure 8 e 9, analoghe alle figg. 7 e 8, sono relative alla bobina ad avvolgimento radiale della seconda forma realizzativa;

le figure 10 e 11 sono rispettivamente una vista laterale e dall'alto della guarnizione elettrica secondo il trovato;

la figura 13 è un particolare ingrandito di una sezione secondo un piano assiale di traccia B-B indicato in fig. 11; e

la figura 13 è una sezione secondo un piano diametrale corrispodnente alla fig. 5.

Le tubazioni di scarico 1 del tipo a norma UNI EN 1451 (e simili) consentono lo scarico per gravità a pressione ambiente di acque nere, grigie e piovane. Le attuali guarnizioni in gomma/plastica, come ad esempio quella descritta nel brevetto IT1365724, garantiscono la tenuta idraulica. In questo caso, l'accoppiamento ad innesto tubo-bicchiere permette un'installazione rapida e facile, ma non consente di sopportare pressioni interne accidentali, anche se modeste.

Sostituendo invece la normale guarnizione in gomma/plastica con la guarnizione elettrica G secondo la presente invenzione si ottiene una giunzione di accoppiamento che, oltre a fornire detta tenuta idraulica, fornisce anche una resistenza alla pressione che è addirittura pari al limite naturale del tubo!.

In altre parole, l'innovativa guarnizione elettrica G che si descrive, consente di trasformare un sistema di scarico a gravità in un sistema di scarico a pressione ed inoltre tale guarnizione elettrica G è vantaggiosamente intercambiabile con le normali guarnizioni a semplice tenuta idraulica.

Una prima forma realizzativa del trovato prevede una guarnizione elettrica G costituita sostanzialmente da un corpo anulare in materiale plastico, all'interno del quale è predisposta una resistenza elettrica e utilizza un principio sostanzialmente analogo a quello utilizzato dai manicotti elettrici (fig. 1).

Applicando tensione ai capi della resistenza elettrica G si ottiene la fusione del materiale plastico in prossimità della bobina di filo conduttivo 2 annegata nel corpo anulare della guarnizione stessa. La fusione realizza la saldatura delle zone adiacenti alla guarnizione, rispettivamente all'interno del bicchiere 3 e all'esterno del tubo 1 in esso inserito (fig. 5).

La saldatura ora descritta secondo il trovato garantisce la tenuta idraulica e meccanica della giunzione.

Durante la saldatura, il materiale fuso fuoriesce da appositi fori 4 opportunamente posizionati nella parte del corpo anulare che è appositamente prevista esternamente al bicchiere 3, segnalando visivamente l'avvenuta operazione (figg. 2 e 3).

In alternativa, durante la saldatura il materiale fuso ricopre un'apposita spira a perdere posizionata a vista nella parte di anello esterna al bicchiere 3, segnalando l'avvenuta saldatura.

Il corpo anulare della guarnizione elettrica G secondo il trovato è costituito preferibilmente da un anello in polipropilene utilizzabile per la sigillatura dell'accoppiamento tubo/bicchiere di elementi di tubazioni di scarico del tipo secondo la norma UNI EN 1451.

Secondo la presente invenzione, la guarnizione G è dotata di avvolgimenti di filo metallico 2 che sono disposti sia sulla sua superficie esterna che sulla sua superficie interna e sono collegati in serie. Quando l'avvolgimento elettrico 2 viene percorso da corrente, per effetto Joule si sviluppa calore che fonde la plastica delle zone adiacenti. La fusione del materiale e le pressioni che si generano a seguito del riscaldamento producono la saldatura delle seguenti superfici a contatto:

A) interno bicchiere 3 - esterno guarnizione G;

B)interno guarnizione G - esterno tubo 1.

Come si è già accennato, l'avvenuta saldatura è adeguatamente visualizzata nell'apposita porzione della guarnizione elettrica G che sporge opportunamente dal bicchiere 3.

La guarnizione elettrica G oggetto della presente invenzione sostituisce le attuali guarnizioni in gomma/plastica (ad es. brevetto IT1365724) ed è vantaggiosamente intercambiabile con esse.

Per quanto detto, appare evidente che installando guarnizioni elettriche G lungo tutta la tubazione si ottiene una tubazione ad innesto che però risulta essere resistente ad una pressione statica pari al limite naturale del tubo per applicazione di scarichi forzati (es. scarichi di acqua piovana, navali-ombrinali, scarichi di acque grigie di navi: P=1,0 bar, etc.)

Diversamente, installando guarnizioni elettriche G solo in alcune parti della tubazione e utilizzando le normali (note) guarnizioni a tenuta idraulica nelle rimanenti parti, è vantaggiosamente possibile risolvere il problema di sovrappressioni locali tipiche di alcune installazioni come scarichi di acqua piovana di edifici industriali in condizioni di scarico a sezione piena a causa di pioggia torrenziale, collettori orizzontali al piede di colonne di torri e grattacieli in caso di ostruzione accidentale, etc.).

Un primo vantaggio del trovato è che la guarnizione elettrica G fin qui descritta permette di installare una tubazione di scarico in PP sfruttando la sua ben nota facilità di posizionamento offerta dall'innesto maschio/ femmina, permettendo poi, a saldatura effettuata, di sopportare elevate pressioni di esercizio.

Un secondo vantaggio consiste nel fatto che la guarnizione elettrica G è visibile ed è facilmente ispezionabile: l'ispezione visiva permette di verificare che la saldatura sia avvenuta in modo corretto.

Un terzo vantaggio è che la presente guarnizione elettrica G permette di realizzare una tubazione per scarico in pressione a basso costo partendo da una tubazione standard (per esempio, ma non esclusivamente, a norma UNI EN 1451) sostituendo la normale guarnizione in gomma con la guarnizione elettrica G dove è necessario.

Un quarto vantaggio del trovato, è che richiede non una particolare preparazione del personale che effettua il montaggio.

Secondo l'invenzione, nel corpo anulare della guarnizione è previsto un anello interno 5 opportunamente disegnato, preferibilmente in PP, che funge da supporto sul quale viene avvolto il filo elettrico 2 per realizzare la bobina elettrica (figg.

6, 7 e 8, 9).

Nella prima forma realizzativa che si descrive, detta bobina è avvolta in senso assiale cioè circonferenzialmente rispetto all'asse della tubazione (figg. 2, 3 e 4).

In una seconda forma di realizzazione, la bobina elettrica è avvolta in senso radiale (figg. 8 e 9).

La bobina elettrica 2 con avvolgimento assiale consente l'esecuzione di una tornitura con deposizione meccanica del filo sull'anello di supporto.

Il filo metallico 2 può essere sia nudo che rivestito della stessa plastica di cui è formata la guarnizione.

In entrambi i casi (bobina assiale o radiale) dopo aver realizzato l'avvolgimento la bobina elettrica 2 viene inserita in uno stampo di sovrastampaggio per ottenere la forma definitiva (fig. 1).

E' interessante notare come sia la bobina elettrica radiale che la bobina elettrica assiale possono funzionare correttamente anche con le spire elettriche 2 a vista, eliminando la necessità di un sovra-stampaggio .

A tale proposito, per evitare che le spire dell'avvolgimento vadano in corto circuito nel caso di filo 2 non rivestito, si prevede di realizzare nell'anello di supporto 5 delle scanalature entro le quali il filo 2 trova alloggiamento: sia sul lato esterno che sul lato interno dell'anello 5 stesso.

Nel caso in cui il filo 2 sia rivestito, dette scanalature sono necessarie almeno sul lato interno per mantenere in posizione le spire dell'avvolgimento .

Alla luce di quanto detto, appare chiaro che la presente invenzione fornisce un sistema di giunzione a bicchiere 3, che consente di utilizzare indifferentemente guarnizioni a labbro di gomma e guarnizioni elettriche G.

Secondo una caratteristica peculiare dell' invenzione, all'esterno del bicchiere 3 e opportuno prevedere un anello di contenimento 6 atto a bilanciare le spinte generate dalla dilatazione termica dei materiali durante la saldatura.

Detto anello di contenimento esterno 6 è di materiale metallico o di altro materiale a basso coefficiente di dilatazione termica, come ad esempio un materiale composito di tipo noto.

Inoltre, detto anello di contenimento esterno 6 può essere a perdere oppure smontabile, come ad esempio una fascetta metallica con serraggio a vite di tipo noto, atta ad essere smontata dopo la saldatura .

Dalle sperimentazioni, si è verificato che dopo la saldatura non vi è nessuna perdita o cedimento meccanico sottoponendo la giunzione ad una pressione di 4 bar.

Infine, una terza forma realizzativa del trovato (non mostrata) prevede che l'anello di supporto 5 in PP sopra descritto, sul quale nelle forme realizzative precedenti sono avvolte le spire metalliche 2, sia realizzato con un compound formato da una matrice di PP con cariche minerali (metalliche, carboniose, etc.) tali da renderlo conduttivo, ottenendosi cosi di eliminare la necessità di avvolgere le bobine elettriche 2.

Il concetto di guarnizione elettrica G secondo la presente invenzione, fin qui descritto per tubi in PP, può evidentemente essere esteso senza modifiche ad ogni tubo di plastica saldabile per elettro fusione .

Ad esempio, il trovato può essere applicato ai tubi in plastica per scarico interrato, analoghi a quelli per scarico all'interno dell'edificio ma di diametro più grande.

Per realizzare la giunzione saldata secondo l'invenzione, si prevede di calzare la guarnizione G nella sede del bicchiere 3, a mano o con l'ausilio di un mazzuolo leggero.

La saldatura avviene collegando, ad opportuni spinotti 7 collegati alle estremità delle spirali di filo metallico 2 o al compound conduttivo, un alimentatore di elettricità che fornisce una quantità di energia opportunamente predeterminata.

Claims

RIVENDICAZIONI : 1. Guarnizione elettrica per la realizzazione di giunzioni saldate di tubi di scarico (1) del tipo con accoppiamento di estremità maschio/ femmina con femmina a bicchiere (3), caratterizzata dal fatto di comprendere una guarnizione anulare (G) sostituibile alle note guarnizioni per la tenuta idraulica di tubazioni (1) con giunzioni a bicchiere (3), la quale è dotata di mezzi elettrici (2) per causare la fusione del materiale plastico della guarnizione al fine di realizzare la saldatura delle superfici della tubazione che sono a contatto con la guarnizione stessa; ottenendosi così - oltre alla tenuta idraulica - anche una tenuta meccanica a pressione dell'accoppiamento tra due tratti di tubazione adiacenti, trasformando un sistema di scarico a gravità in un sistema di scarico a pressione.
2. Guarnizione secondo la rivendicazione precedente, caratterizzata dal fatto che comprende un corpo anulare (G) in materiale plastico all'interno del quale è predisposta una resistenza elettrica (2) e utilizza un principio sostanzialmente analogo a quello utilizzato dai manicotti elettrici, in modo che applicando tensione ai capi della resistenza elettrica si ottiene la fusione del materiale in prossimità della bobina di filo conduttivo (2) annegata nel corpo anulare (G) stesso; detto materiale fuso realizzando la saldatura delle zone adiacenti alla guarnizione: rispettivamente all'interno del bicchiere (3) e all'esterno del tubo (1) in esso inserito.
3. Guarnizione secondo la rivendicazione precedente, caratterizzata dal fatto che, al fine di segnalare l'avvenuta operazione di saldatura, prevede dei fori (4) opportunamente posizionati in vista, da cui fuoriesce il materiale fuso durante la saldatura, oppure prevede almeno una spira a perdere posizionata a vista che si ricopre di materiale fuso durante la saldatura.
4. Guarnizione secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che detto corpo anulare (G) è in polipropilene utilizzabile per la sigillatura dell'accoppiamento tubo/bicchiere di elementi di tubazioni di scarico del tipo secondo la norma UNI EN 1451.
5. Guarnizione secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che è dotata di avvolgimenti di filo metallico (2) sia in corrispondenza della superficie esterna che della superficie interna collegati in serie.
6. Guarnizione secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che prevede un anello interno (5) preferibilmente in PP opportunamente disegnato, che funge da supporto per l'avvolgimento, sul quale viene avvolta la bobina elettrica (2).
7. Guarnizione secondo la rivendicazione precedente, caratterizzata dal fatto che la bobina elettrica (2) è avvolta in senso radiale.
8. Guarnizione secondo la rivendicazione 6, caratterizzata dal fatto che detta bobina (2) è avvolta in senso assiale, cioè circonferenzialmente rispetto all'asse della tubazione (1).
9. Guarnizione secondo la rivendicazione precedente, caratterizzata dal fatto che il filo (2) che costituisce la bobina elettrica con avvolgimento assiale, è atto ad essere deposto meccanicamente sull'anello di supporto (5) in una sede ottenuta tramite tornitura.
10. Guarnizione secondo una delle rivendicazioni da 6 in poi, caratterizzata dal fatto che per ottenere la sua forma definitiva, è previsto un apposito stampo di sovra-stampaggio nel quale viene inserita la bobina elettrica (2) avvolta sull'anello di supporto (5).
11. Guarnizione secondo le rivendicazioni 8 e 10, caratterizzata dal fatto che per eliminare la necessità del sovra-stampaggio, la bobina elettrica (2) assiale è realizzata con spire a vista.
12. Guarnizione secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzata dal fatto che all'esterno del bicchiere (3) è previsto un anello di contenimento (6) atto a bilanciare le spinte generate dalla dilatazione termica durante la fusione del materiale per impedire l'allargamento radiale del bicchiere (3) e ottenere la saldatura.
13. Guarnizione secondo la rivendicazione precedente, caratterizzata dal fatto che detto anello di contenimento esterno (6) è di materiale metallico o di altro materiale a basso coefficiente di dilatazione termica, come ad esempio un materiale composito di tipo noto.
14. Guarnizione secondo la rivendicazione precedente, caratterizzata dal fatto che detto anello di contenimento esterno (6) è a perdere oppure smontabile, come ad esempio una fascetta metallica con serraggio a vite di tipo noto, atta ad essere smontata dopo la saldatura.
15. Guarnizione secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che l'anello di PP che costituisce il supporto (6) delle spire metalliche (2), è realizzato con un compound formato da una matrice di PP con cariche minerali, ad esempio metalliche, carboniose, etc., tali da renderlo conduttivo; ottenendosi cosi di eliminare la necessità di avvolgere delle bobine elettriche.
16. Guarnizione secondo la rivendicazione precedente, caratterizzata dal fatto che prevede degli opportuni spinotti (7) collegati alle estremità della resistenza elettrica o dell'avvolgimento elettrico (2) atti ad essere collegati ad un alimentatore che fornisce una quantità di energia elettrica definita per effettuare la saldatura.
17. Guarnizione secondo la rivendicazione 11, caratterizzata dal fatto che detto filo metallico (2) è nudo oppure è rivestito della stessa plastica di cui è formata la guarnizione (G).