ITMI20132004A1 - Apparecchiatura, stazione di lavoro e metodo per applicare un foglio protettivo di materiale polimerico a una tubazione e programma per elaboratore per attuare il metodo - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

del brevetto per invenzione industriale dal titolo:

“APPARECCHIATURA, STAZIONE DI LAVORO E METODO PER APPLICARE UN FOGLIO PROTETTIVO DI MATERIALE POLIMERICO A UNA TUBAZIONE E PROGRAMMA PER ELABORATORE PER ATTUARE IL METODO”

La presente invenzione riguarda un’apparecchiatura per applicare un foglio protettivo di materiale polimerico a una tubazione, in particolare attorno a una porzione anulare di giunzione di una tubazione sostanzialmente verticale.

L’apparecchiatura oggetto della presente invenzione è inserita in una linea di costruzione di tubazioni, in particolare di tubazioni subacquee destinate a essere posate sul letto di un corpo d’acqua cui la descrizione farà specifico riferimento senza per questo perdere in generalità. Generalmente, la costruzione di tubazioni subacquee prevede di giuntare le estremità libere e affacciate di due spezzoni di tubo adiacenti e allineati lungo un asse longitudinale in modo da definire una porzione anulare di giunzione; e di avvolgere un foglio protettivo attorno alla porzione anulare di giunzione. Di fatto, le tubazioni sono composte di spezzoni di tubo giuntati gli uni agli altri fino a coprire delle lunghezze complessive dell’ordine di centinaia di chilometri. Gli spezzoni di tubo presentano una lunghezza unitaria, generalmente 12 metri, e diametri relativamente elevati compresi fra i 0,2 e 1,5 metri. Ciascuno spezzone di tubo comprende un cilindro metallico; e un rivestimento in materiale polimerico, il quale ha la funzione di proteggere il cilindro metallico. Le estremità opposte di ciascuno spezzone di tubo sono prive del rivestimento per permettere di giuntare fra loro tramite saldatura i cilindri metallici. Gli spezzoni di tubo sono giuntati gli uni agli altri sia in installazioni a terra, sia a bordo di natanti di posa che, generalmente, provvedono anche a posare le tubazioni man mano sono costruite.

L’operazione di giunzione prevede di saldare i cilindri metallici generalmente in più passate di saldatura e ripristinare il rivestimento. La saldatura forma un cordone anulare di saldatura che si pone in rilievo fra due cilindri metallici adiacenti. La porzione anulare di giunzione si estende a cavallo del cordone anulare di saldatura lungo un tratto privo del rivestimento. In altre parole, la porzione anulare di giunzione è definita sostanzialmente dalle estremità libere degli spezzoni di tubo, si estende assialmente fra due porzioni di estremità del rivestimento, è denominata generalmente “Cutback”, e deve essere ricoperta da un foglio protettivo per evitare fenomeni di corrosione.

In sostanza l’applicazione del foglio protettivo che collega i rivestimenti preesistenti lungo la porzione anulare di giunzione è, nella pratica, denominato “Field Joint Coating”.

Fra i metodi noti di applicazione del foglio protettivo è noto applicare un foglio protettivo alla porzione anulare di giunzione simultaneamente mentre viene estruso. In tempi recenti diverse apparecchiature sono state rese note in questo campo della tecnica. In particolare, la richiedente ha sviluppato delle tecniche basate sui principi esposti nei brevetti EP 2,100,068 ed EP 2,535,168 e nella domanda EP 2,535,639. Altra documentazione significativa include i documenti EP 1,985,909, EP 1,998,903, EP 2,181,832,EP 2,477,796, EP 2,477,758. Nella fattispecie, i documenti sopra identificati riguardano apparecchiature per applicare un foglio protettivo su una porzione anulare di giunzione tramite una bocca di estrusione montata su una guida e mobile lungo un percorso anulare attorno all’asse longitudinale della tubazione per estrudere e simultaneamente applicare un foglio protettivo alla tubazione.

La richiedente ha rilevato che le proprie apparecchiature sperimentali sono in grado di fornire degli ottimi risultati. Tuttavia, le apparecchiature sviluppate sino a oggi non sono ancora propriamente adatte per realizzare una produzione di serie in una linea di costruzione di tubazioni.

Lo scopo della presente invenzione è quello di realizzare una apparecchiatura del tipo sopra identificato e che sia particolarmente performante in termini di produttività in una linea di produzione di tubazioni.

Secondo la presente invenzione viene realizzata un’apparecchiatura per applicare un foglio protettivo di materiale polimerico attorno a una porzione anulare di giunzione di una tubazione, l’apparecchiatura comprendendo un telaio disposto in prossimità di una tubazione, la quale si estende lungo un asse longitudinale; un manipolatore montato sul telaio e comprendente un sistema di guida, il quale è mobile fra una posizione di riposo remota dalla tubazione, e una posizione operativa in cui il sistema di guida è accoppiato attorno alla tubazione; e una testa di estrusione selettivamente mobile lungo il sistema di guida e attorno alla tubazione per fornire e applicare un foglio protettivo attorno alla porzione anulare di giunzione della tubazione.

In questo modo, è possibile eseguire l’applicazione del foglio protettivo con una testa di estrusione che ruota attorno alla tubazione su un sistema di guida accoppiato attorno alla tubazione. Il sistema di guida, una volta terminata l’applicazione del foglio protettivo, viene disposto in una posizione relativamente distante dalla tubazione in modo da essere posto in sicurezza, quando la tubazione viene avanzata per disporre una nuova porzione anulare di giunzione in corrispondenza dell’apparecchiatura, e/o per non intralciare eventuali altre operazioni propedeutiche all’applicazione del foglio di materiale protettivo ed eseguite da eventuali ulteriori apparecchiature sulla porzione anulare di giunzione.

In accordo con una preferita forma di attuazione della presente invenzione, il sistema di guida comprende una pluralità di distanziali, i quali nella posizione operativa sono disposti a contatto della tubazione per centrare il sistema di guida attorno alla tubazione e sono configurati per consentire uno scorrimento assiale tra il sistema di guida e la tubazione.

La tubazione è avanzata a passo e, a causa delle grandi dimensioni e della massa della tubazione, è difficile arrestare la tubazione in una posizione tale da garantire che le porzioni anulari di giunzione siano disposte ad ogni passo esattamente nella stessa posizione relativa rispetto al sistema di guida. Grazie alla presente invenzione, il sistema di guida non afferra la tubazione, ma è in grado di realizzare un accoppiamento che gli consente di scorrere lungo la tubazione.

Preferibilmente, i distanziali sono suddivisi in due gruppi assialmente spaziati, ciascuno dei quali comprende almeno tre distanziali distribuiti attorno all’asse longitudinale.

In pratica, i gruppi di distanziali sono spaziati fra loro di una distanza maggiore della larghezza della porzione anulare di giunzione.

Preferibilmente, ciascun distanziale comprende un rullino configurato per essere disposto a contatto della tubazione e agevolare lo spostamento assiale fra il sistema di guida e la tubazione.

In questo modo, è possibile realizzare il centraggio del sistema di guida sulla tubazione e permettere un’agevole regolazione della posizione assiale del sistema di guida.

Preferibilmente, il manipolatore è selettivamente mobile rispetto al telaio per regolare assialmente la posizione del sistema di guida rispetto alla porzione anulare di giunzione della tubazione.

È conveniente spostare l’intero manipolatore in direzione assiale rispetto alla tubazione anziché regolare la sola posizione del sistema di guida.

In accordo con una preferita forma di attuazione della presente invenzione, il sistema di guida comprende almeno un sensore per rilevare la posizione assiale relativa fra il sistema di guida e la porzione anulare di giunzione.

La posizione relativa fra porzione anulare di giunzione e il sistema di guida è individuabile tramite un sensore grazie alla caratteristica conformazione della porzione anulare di giunzione. Il sensore fornisce segnali confrontabili con valori di riferimento per regolare la posizione assiale del sistema di guida.

Secondo una preferita forma di attuazione della presente invenzione, il manipolatore comprende un sistema articolato per movimentare il sistema di guida fra la posizione operativa e la posizione di riposo; un giunto universale per collegare il sistema articolato al sistema di guida e consentire spostamenti angolari relativi fra il sistema di guida e il sistema articolato quando il sistema di guida è disposto a contatto della tubazione nella posizione operativa.

In questo modo, la libertà di orientamento consentita dal giunto universale permette al sistema di guida di allinearsi perfettamente alla tubazione nella fase terminale dell’accoppiamento con la tubazione stessa. Il manipolatore ha le funzioni di disporre il sistema fra una posizione operativa e una posizione di riposo, determinare la posizione assiale del sistema di guida, e impedire che il sistema di guida ruoti attorno alla tubazione quando il sistema di guida è nella posizione operativa.

In accordo con una preferita forma di attuazione della presente invenzione, l’apparecchiatura comprende un dispositivo di estrusione, il quale è montato sul sistema di guida ed è collegato alla testa di estrusione tramite un condotto flessibile in modo da consentire il movimento relativo fra la testa di estrusione e il dispositivo di estrusione.

In questo modo, il dispositivo di estrusione e la testa di estrusione sono relativamente prossimi gli uni agli altri senza la necessità di trasportare attorno alla tubazione il dispositivo di estrusione.

Preferibilmente, l’apparecchiatura comprende un avvolgitore per avvolgere e svolgere il condotto flessibile in funzione della posizione della testa di estrusione rispetto al sistema di guida.

In pratica, il condotto flessibile è controllato e guidato in modo da evitare la formazione di raggi di curvatura piccoli e il rischio di schiacciare il condotto flessibile con la conseguenza di otturare del tutto o in parte l’alimentazione del materiale pastoso alla testa di estrusione.

Preferibilmente, l’avvolgitore comprende un rocchetto girevole attorno a un asse di rotazione per avvolgere e svolgere il condotto flessibile in funzione della posizione della testa di estrusione rispetto al sistema di guida.

Il fatto di controllare il condotto flessibile prevede di disporre il condotto flessibile in sedi assegnate e in cui il condotto flessibile non intralcia altre parti dell’apparecchiatura.

Preferibilmente, l’apparecchiatura comprende un giunto idraulico rotante avente una porzione girevole attorno all’asse di rotazione e collegata al condotto flessibile e una parte fissa collegata rigidamente all’uscita del dispositivo di estrusione.

In questo modo, si evitano pericolose torsioni nel condotto flessibile.

Preferibilmente, il rocchetto e la parte rotante del giunto idraulico rotante sono motorizzati per ruotare in un verso o nel verso opposto attorno all’asse di rotazione.

La motorizzazione consente di realizzare una movimentazione sincronizzata con la movimentazione della testa di estrusione attorno alla tubazione.

Secondo una preferita forma di attuazione della presente invenzione, l’apparecchiatura comprende un dispositivo di plastificazione e un ulteriore condotto flessibile configurato per collegare il dispositivo di plastificazione al dispositivo di estrusione e consentire movimenti relativi fra il dispositivo di plastificazione e il dispositivo di estrusione.

In questo modo, il dispositivo di plastificazione può essere disposto in una posizione preferita.

Preferibilmente, il dispositivo di plastificazione è montato sul sistema articolato.

In pratica, il dispositivo di plastificazione è montato sul manipolatore.

Un ulteriore scopo della presente invenzione è quello di realizzare una stazione di lavoro, la quale è configurata per applicare un foglio protettivo ad una porzione anulare di giunzione di una tubazione in modo particolarmente efficiente.

In accordo con la presente invenzione viene realizzata una stazione di lavoro per applicare un foglio protettivo a una porzione anulare di giunzione di una tubazione, la stazione di lavoro comprendendo un’apparecchiatura per applicare un foglio protettivo attorno ad una porzione anulare di giunzione di una tubazione e come rivendicata; e almeno un’ulteriore apparecchiatura per realizzare delle operazioni propedeutiche all’applicazione del foglio protettivo; l’ulteriore apparecchiatura e l’apparecchiatura essendo configurate per essere accoppiate in successione attorno alla tubazione e attorno alla porzione anulare di giunzione.

In questo modo, è possibile realizzare almeno due operazioni diverse in rapida successione nella stessa stazione di lavoro.

Un ulteriore scopo della presente invenzione è quello di fornire un metodo per applicare un foglio protettivo di materiale polimerico attorno a una porzione anulare di giunzione di una tubazione.

In accordo con la presente invenzione viene fornito un metodo per applicare un foglio protettivo di materiale polimerico attorno a una porzione anulare di giunzione di una tubazione, il metodo comprendendo le fasi di disporre selettivamente un sistema di guida in una posizione operativa, in cui il sistema di guida è accoppiato attorno alla tubazione, la quale si estende lungo un asse longitudinale, e una posizione di riposo, in cui il sistema di guida è relativamente distante dalla tubazione; e avanzare una testa di estrusione guidata dal sistema di guida attorno alla tubazione per fornire e applicare un foglio protettivo attorno ad una porzione anulare di giunzione della tubazione.

In questo modo, il sistema di guida non intralcia le operazioni di avanzamento della tubazione e di eventuali ulteriori operazioni da svolgere sulla porzione anulare di giunzione.

Preferibilmente, il metodo prevede di centrare il sistema di guida attorno alla tubazione tramite distanziali e di regolare assialmente la posizione relativa fra il sistema di guida e la pozione anulare di giunzione.

Il centraggio del sistema di guida attorno alla tubazione è un’operazione importante che deve essere portata a termine con estrema precisione per consentire di uniformare la distanza della testa di estrusione nel percorso attorno al tubo. Il posizionamento assiale è parimenti importante perché il foglio di materiale protettivo deve essere disposto in una posizione determinata rispetto alla porzione anulare di giunzione.

Preferibilmente, il metodo prevede di manipolare il sistema di guida tramite un sistema articolato, e regolare assialmente la posizione del sistema articolato per regolare assialmente la posizione del sistema di guida rispetto alla porzione anulare di giunzione della tubazione.

Questa modalità consente di semplificare il collegamento fra il braccio articolato e il sistema di guida.

In accordo con una preferita forma di attuazione dell’invenzione, il metodo prevede di rilevare la posizione assiale del sistema di guida rispetto alla porzione anulare di giunzione.

In questo modo, è possibile conoscere la posizione relativa fra il sistema di guida e la porzione anulare di giunzione e realizzare un sistema ad anello chiuso per il posizionamento assiale del sistema di guida.

Preferibilmente, la fase di supportare il sistema di guida nella posizione operativa tramite un sistema articolato collegato al sistema di guida con un giunto universale in modo da consentire al sistema di guida di centrarsi sulla tubazione ed allinearsi alla tubazione.

In pratica, nella fase di accoppiamento attorno alla tubazione il sistema di guida deve essere libero di orientarsi parallelamente alla tubazione.

In accordo con una preferita forma di attuazione della presente invenzione, il metodo prevede di trasferire il materiale polimerico allo stato pastoso da un dispositivo di estrusione montato sul sistema di guida alla testa di estrusione tramite un condotto flessibile in modo da consentire il movimento relativo fra la testa di estrusione e il dispositivo di estrusione.

La separazione fra testa di estrusione e dispositivo di estrusione consente di ridurre peso e ingombri della parte mobile attorno alla tubazione.

Il condotto flessibile invece consente libertà di movimento fra la testa di estrusione e il dispositivo di estrusione.

Preferibilmente, il metodo prevede di avvolgere e svolgere il condotto flessibile in funzione della posizione della testa di estrusione lungo il sistema di guida.

Sebbene il condotto flessibile consenta libertà di movimento è vantaggioso controllare la sua posizione per evitare che il condotto flessibile si pieghi e/o occupi posizioni indesiderate e di eventuale intralcio.

Preferibilmente, il metodo prevede di trasferire il materiale polimerico allo stato pastoso da un dispositivo di plastificazione al dispositivo di estrusione tramite un ulteriore condotto flessibile configurato per collegare il dispositivo di plastificazione al dispositivo di estrusione e consentire movimenti relativi fra il dispositivo di plastificazione e il dispositivo di estrusione.

Il processo di plastificazione richiede di alimentare il materiale polimerico in granuli solidi al dispositivo di plastificazione e preferibilmente tale operazione viene eseguita in una posizione relativamente distante dalla tubazione.

Un ulteriore scopo della presente invenzione è quello di fornire un programma per elaboratore elettronico direttamente caricabile in una memoria di un elaboratore elettronico per controllare un’apparecchiatura e realizzare le fasi del metodo quando il programma è implementato dall’elaboratore elettronico.

È evidente che il controllo dell’apparecchiatura è integrato con l’avanzamento a passo della tubazione e gli altri sistemi di controllo che governano la costruzione della tubazione.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno chiari dalla descrizione che segue di sue preferite forme attuazione, con riferimento alle figure dei disegni annessi, in cui:

- La figura 1 è una vista in elevazione laterale, con parti in sezione e parti asportate per chiarezza, di una tubazione e di un foglio protettivo;

- La figura 2 è una vista in elevazione laterale, con parti in sezione e parti asportate per chiarezza, della tubazione e del foglio protettivo applicato alla tubazione;

- La figura 3 è una vista in elevazione laterale schematica, con parti in sezione e parti asportate per chiarezza, della tubazione e di un’apparecchiatura per applicare il foglio protettivo accoppiata attorno alla tubazione della figura 1;

- La figura 4 è una vista in elevazione laterale, con parti asportate per chiarezza, di un natante di posa configurato per posare la tubazione su un letto di un corpo d’acqua;

- la figura 5 è una vista pianta, con parti asportate per chiarezza, di una stazione di lavoro di una linea di costruzione della tubazione della figura 1;

- la figura 6 è una vista in pianta in scala ingrandita, con parti in sezione e parti asportate per chiarezza, di un’apparecchiatura per applicare un foglio protettivo alla tubazione;

- la figura 7 è una vista in pianta, con parti in sezione e parti asportate per chiarezza, dell’apparecchiatura della figura 6 in una posizione operativa, in cui è accoppiata attorno alla tubazione;

- la figura 8 è una vista prospettica, con parti asportate per chiarezza, di un particolare dell’apparecchiatura della figura 6;

- la figura 9 è una vista prospettica, con parti asportate per chiarezza, di un dettaglio dell’apparecchiatura della figura 6;

- la figura 10 è una vista prospettica in scala ingrandita, con parti asportate per chiarezza, di un componente dell’apparecchiatura delle figure 6 e 7;

- le figure da 11 a 13 sono delle viste schematiche in pianta che illustrano in successione tra diverse fasi operative dell’apparecchiatura oggetto della presente invenzione.

LA TUBAZIONE

Nelle figure 1 e 2, con 1 è indicata nel suo complesso una tubazione, la quale si estende lungo un asse longitudinale A1. Nella fattispecie illustrata nella figura 1, la tubazione 1 comprende due spezzoni di tubo 2 allineati lungo l’asse longitudinale A1. Ciascuno spezzone di tubo 2 comprende un cilindro metallico 3; un rivestimento 4 polimerico, generalmente in polietilene o polipropilene, il quale è disposto a contatto del cilindro metallico 3 e ha la funzione di proteggere il cilindro metallico 3 dalla corrosione.

Ciascuno spezzone di tubo 2 presenta due estremità libere 5 opposte (una sola delle quali è mostrata nella figura 1) prive del rivestimento 4, il quale presenta uno smusso 6 in corrispondenza di ciascuna estremità libera 5. Due spezzoni di tubo 2 successivi e allineati lungo l’asse longitudinale A1 vengono disposti con le estremità libere 5 e vengono saldati, eventualmente in più passate di saldatura in modo da realizzare un cordone anulare di saldatura 7 fra i due spezzoni di tubo 2. I due spezzoni di tubo 2 saldati definiscono una porzione anulare di giunzione 8 (Cutback), la quale si estende lungo l’asse longitudinale A1 fra i due smussi 6 successivi del rivestimento 4 e comprende il cordone anulare di saldatura 7.

Tramite la giunzione degli spezzoni di tubo 2 viene formata la tubazione 1. Con riferimento alla presente descrizione con tubazione 1 si intende anche la tubazione in fase di costruzione formata, ad esempio, da due soli spezzoni di tubo 2 giuntati fra loro.

La giunzione degli spezzoni di tubo 2 prevede, oltre alla saldatura dei cilindri metallici 3, anche la realizzazione di un rivestimento senza soluzione di continuità dei rivestimenti 4 preesistenti. Tale operazione prevede di applicare un foglio protettivo 9 attorno alla porzione anulare di giunzione 8 e attorno a due porzioni di estremità 10 del rivestimento 4 e di far aderire il foglio protettivo 9 alla porzione anulare di giunzione 8 e alle porzioni di estremità 10 dei rivestimenti 4.

L’applicazione del foglio protettivo 9 richiede generalmente delle operazioni di preparazione della faccia della porzione anulare di giunzione 8 e delle porzioni di estremità 10 per favorire l’adesione del foglio protettivo 9. Tali operazioni consistono nella pulizia per esempio tramite granigliatura, e nel riscaldare, per esempio a induzione, la porzione anulare di giunzione 8.

Il foglio protettivo 9 presenta uno spessore compreso fra 1 e 7 mm ed è formato da un polimero, preferibilmente poliolefine, preferibilmente CMPE o CMPP.

Il foglio protettivo 9 ha una larghezza maggiore della larghezza della porzione anulare di giunzione 8 (misurata lungo l’asse longitudinale A1) in modo tale da sovrapporsi parzialmente ai rivestimenti 4 in corrispondenza delle rispettive porzioni di estremità 10, e una lunghezza tale da garantire la copertura del perimetro della porzione anulare di giunzione 8 ivi compresa la parziale sovrapposizione dei lembi di estremità del foglio protettivo 9.

Il foglio protettivo 9 viene realizzato per estrusione, mentre viene applicato attorno alla tubazione 1.

Questa tecnica consente di ottenere un foglio protettivo 9, che, nella fase di applicazione, è molto flessibile e ben si adatta alla conformazione del rivestimento 4 e della porzione anulare di giunzione 8 e aderisce intimamente alla tubazione 1 come mostrato nella figura 2.

Nella figura 3, con 20 è indicata un’apparecchiatura per applicare il foglio protettivo 9 alla tubazione 1.

La tubazione 1 così realizzata è adatta per diversi tipi di impiego come, ad esempio, quello subacqueo per il convogliamento di idrocarburi lungo tratti di mare.

IL NATANTE DI POSA

Le operazioni di giunzione descritte per realizzare la tubazione 1 sono realizzate sia in stabilimenti a terra, sia su natanti di posa come, ad esempio, il natante di posa 11 illustrato nella figura 4.

Il natante di posa 11 è configurato per costruire e posare la tubazione 1 su un letto 12 di un corpo d’acqua 13.

Il natante 11 comprende una struttura galleggiante 14 e una torre di varo a J 15 per assemblare e varare la tubazione 1. Sebbene la torre di varo a J 15 sia mostrata in una posizione verticale, la torre di varo a J 15 può essere inclinata di un angolo fino a 30° rispetto alla posizione verticale nella fase di varo della tubazione 1.

La torre di varo 15 comprende un tratto superiore 16, in cui sono effettuate le operazioni di assemblaggio della tubazione 1, un tratto intermedio 17 in cui è operativo un tensionatore, non illustrato nelle figure allegate, e un tratto inferiore 18 che alloggia una stazione di lavoro 19 in cui, in una fase di sosta della tubazione 1, vengono applicati fogli protettivi 9 per mezzo di un’apparecchiatura 20 (figura 3).

L’APPARECCHIATURA PER APPLICARE IL FOGLIO PROTETTIVO

Con riferimento alla figura 5,l’apparecchiatura 20 è strutturata per applicare i fogli protettivi 9 (figure 1, 2 e 3) a rispettive porzioni anulari di giunzione 8, che sono disposte in successione nella stazione di lavoro 19 a seguito dell’avanzamento a passo della tubazione 1.Nel suo complesso l’apparecchiatura 20 è configurata per eseguire dei cicli di lavorazione, ciascuno dei quali prevede di plastificare il materiale polimerico di cui è costituito il foglio protettivo 9 (figure 1, 2 e 3), accoppiarsi alla tubazione 1 attorno a una porzione anulare di giunzione 8 (figura 3), estrudere, e simultaneamente applicare il foglio protettivo 9 (figure 1, 2, e 3) attorno alla porzione anulare di giunzione 8 della tubazione 1. Per questo motivo, l’apparecchiatura 20 è configurata per disporsi, in una posizione operativa, in cui è accoppiata attorno alla tubazione 1 (figura 7) e, in una posizione di riposo (figura 5), in cui l’intera apparecchiatura 20 è in una posizione remota dalla tubazione 1.

La costruzione della tubazione 1 prevede di avanzare la tubazione 1 a passo in una direzione D1 parallela all’asse longitudinale A1 sostanzialmente verticale o in ogni caso con un’elevata inclinazione rispetto all’orizzontale, e di accoppiare l’apparecchiatura 20 (figura 7) attorno alla tubazione 1 in corrispondenza della porzione anulare di giunzione 8.

Nella presente descrizione l’aggettivo “assiale” fa riferimento all’asse longitudinale A1.

Con riferimento alle figure 6 e 7, l’apparecchiatura 20 comprende:

- un telaio 21;

- una linea di estrusione 22 per plastificare materiale polimerico solido ed estrudere ed applicare il foglio protettivo 9 allo stato pastoso;

- un manipolatore 23 meccanico montato sul telaio 21 per collegare selettivamente la linea di estrusione 22 alla tubazione 1;

- un sistema di controllo 24 includente un elaboratore elettronico e configurato per coordinare i movimenti del manipolatore 23 con il movimento della tubazione 1 e controllare i processi di plastificazione e di estrusione nella linea di estrusione 22.

Il telaio 21 è rettilineo e ha la funzione di supportare in modo scorrevole il manipolatore 23 in una direzione D2 che nella fattispecie illustrata è parallela a D1 e all’asse longitudinale A1, ma non necessariamente deve essere parallela alla direzione D1 e all’asse longitudinale A1. In pratica, la condizione di perfetto parallelismo fra la tubazione 1 e il telaio 21 non è quasi mai possibile. Inoltre, in alcuni casi il telaio 21 è montato su una piattaforma 21a basculante che è mobile rispetto alla torre varo a J 15 (figura 4) in modo da mantenere la piattaforma 21a in posizione orizzontale indipendentemente dall’inclinazione della torre di varo a J (figura 4).

La linea di estrusione 22 comprende un dispositivo di plastificazione 25, un dispositivo di estrusione 26, e una testa di estrusione 27.

In accordo con la preferita forma di attuazione illustrata nelle figure allegate, il dispositivo di plastificazione 25 è collegato al dispositivo di estrusione 26 per mezzo di un condotto flessibile 28 in modo da poter disporre il dispositivo di plastificazione 25 e il dispositivo di estrusione 26 su elementi in movimento relativo.

In modo analogo, la testa di estrusione 27 ed il dispositivo di estrusione 26 sono collegati fra loro da un condotto flessibile 29 in modo da poter montare la testa di estrusione 27 e il dispositivo di estrusione 26 su elementi mobili l’uno rispetto all’altro.

Il dispositivo di plastificazione 25 è preferibilmente del tipo a vite e comprende una bocca di ingresso 30 configurata per ricevere materiale polimerico allo stato solido e una bocca di uscita 31 per alimentare materiale polimerico allo stato pastoso al dispositivo di estrusione 26 attraverso il condotto flessibile 28.

Il dispositivo di estrusione 26 comprende un serbatoio di accumulo 32 preferibilmente cilindrico provvisto di una bocca di ingresso 33 per ricevere il materiale polimerico allo stato pastoso dal condotto flessibile 28 e una bocca di uscita 34 per alimentare il materiale polimerico allo stato pastoso alla testa di estrusione 27 attraverso il condotto flessibile 29.

Il dispositivo di estrusione 26 comprende un pistone 35 configurato per espellere rapidamente il materiale polimerico allo stato pastoso dal serbatoio di accumulo 32.

La testa di estrusione 27 comprende sostanzialmente una bocca di estrusione 36 avente una sezione trasversale di passaggio per conformare esattamente la sezione trasversale del foglio protettivo 9 (figure 1, 2 e 3) nelle dimensioni desiderate; e una cavità, non illustrata nelle figure allegate, per guidare il materiale polimerico allo stato pastoso verso la bocca di estrusione 36.

Il manipolatore 23 comprende un sistema di guida 37 configurato per guidare la testa di estrusione 27 lungo un percorso anulare; un meccanismo articolato 38 per selettivamente disporre il sistema di guida 37 fra una posizione operativa attorno alla tubazione 1 (figura 7) e una posizione di riposo relativamente distante dalla tubazione 1 (figura 5); e una slitta 39 montata sul telaio 21 e selettivamente mobile nella direzione D2 lungo il telaio 21.

Con riferimento alla figura 8, il sistema di guida 37 comprende:

- una struttura di supporto 40;

- due guide 41 e 42 affacciate e parallele fra loro, e solidali alla struttura di supporto 40;

- due guide mobili 43 e 44 affacciate e parallele fra loro, incernierate alla struttura portante 40, e complementari alle guide 41 e 42;

- un attuatore 45 per aprire e chiudere le guide mobili 43 e 44;

- un avvolgitore 46 per avvolgere e rispettivamente svolgere il condotto flessibile 29 in modo controllato; e

- un carrello 47 selettivamente mobile lungo le guide 41 e 42 e configurato per supportare la testa di estrusione 27, un rullo 48 e dei riscaldatori laterali 49 (figure 7 e 10).

Con riferimento alla figura 9, la struttura di supporto 40 è collegata al sistema articolato 38 per mezzo di un giunto universale 50 e due attuatori 51 e 52.

Con riferimento alla figura 8, la struttura di supporto 40 supporta il dispositivo di estrusione 26 (figura 7) e l’avvolgitore 46 che comprende un giunto rotante 53, e un rocchetto 54 girevole attorno ad un asse di rotazione A2. Il giunto rotante 53 e il rocchetto 54 sono allineati fra loro lungo l’asse di rotazione A2. Il giunto rotante 53 comprende una parte fissa collegata al dispositivo di estrusione 26 e una parte girevole solidale al rocchetto 54 e in comunicazione con il condotto flessibile 29. La rotazione del rocchetto 54 attorno all’asse di rotazione A2 è motorizzata e reversibile e coordinata con il movimento del carrello 47.

Il rocchetto 54 presenta in sostanza una sede anulare 55, la quale è configurata per avvolgere al massimo una spira di condotto flessibile 29 ed è disposta sullo stesso piano della guida 41 e della guida mobile 43.

Con riferimento alle figure 6 e 7, le guide 41 e 42 sono conformate ad arco di cerchio e si estendono per un angolo maggiore di 180°, e le guide mobili 43 e 44 sono complementari alle rispettive guide 41 e 42 e, di conseguenza, si estendono per un angolo inferiore 180°. Le guide mobili 43 e 44 si aprono in misura tale da consentire l’inserimento della tubazione 1 fra le guide 41, 42 e le guide mobili 43, 44.

La guida 41 e la guida mobile 43, nella posizione chiusa, definiscono una sede anulare esterna 56 configurata per alloggiare il condotto flessibile 29.

Con riferimento alla figura 3, le guide 41 e 42 e le guide mobili 43 e 44, nella posizione chiusa, definiscono rispettive sedi anulari interne 57. La guida 42 e la guida mobile 44 supportano una cremagliera anulare 58, e un carter 59 per contenere cavi elettrici, non illustrati nelle figure allegate.

Con riferimento alla Figura 10, il carrello 47 comprende due piastre 60 affacciate a forma di settore anulare; barre 61 configurate per collegare le piastre 60 affacciate; rullini 62 configurati per essere accoppiati e guidati nelle sedi anulari interne 57 (figura 3); un pignone 63 configurato per ingranare con la cremagliera anulare 58; un attuatore 64 configurato per azionare il pignone 63; e un dispositivo di controllo 65. La testa di estrusione 27; il rullo 48; e i riscaldatori laterali 49 sono montati sul carrello 47 fra le piastre 60 in modo selettivamente regolabile in modo da poter essere avvicinati o allontanati dalla tubazione 1(figure 6 e 7).

La testa di estrusione 27 è collegata a un giunto rotante 66 configurato per essere collegato al condotto flessibile 29 (figura 8).

Con riferimento alla figura 3, il sistema di guida 37 è accoppiato attorno alla tubazione 1, ed è centrato rispetto alla tubazione 1 per mezzo di distanziali 67 in grado di consentire uno scorrimento assiale (nella direzione D1 parallela all’asse longitudinale A1) fra il sistema di guida 37 e la tubazione 1.

Ciascun distanziale 67 comprende preferibilmente delle ruote con asse trasversale all’asse longitudinale A1.

Almeno uno dei distanziali 67 comprende un sensore 68 in grado di rilevare lo spostamento del sistema di guida 37 nella direzione D1 rispetto alla tubazione 1.

Nella fattispecie illustrata, il carrello 47 comprende un sensore 69 in grado di identificare un riferimento, come ad esempio, il cordone anulare di saldatura 7.

Il sistema di controllo 24 (figure 6 e 7), il dispositivo di controllo 65 (figura 10), e il sensore 69 consentono di verificare la corretta posizione assiale del sistema di guida 37 lungo la tubazione 1. In caso di errato posizionamento, il sistema di guida 37 viene spostato lungo l’asse longitudinale A1 e centrato rispetto alla porzione anulare di giunzione 8. Lo spostamento del sistema guida 37 è realizzato preferibilmente per mezzo dello spostamento nella direzione D2 dell’intero manipolatore 23 rispetto al telaio 21 per mezzo dell’attuatore 70 (figura 7).

Con riferimento alle figure 6 e 7, il sistema articolato è azionato per mezzo di attuatori, non illustrati, che sono configurati per determinare la posizione del sistema di guida 37 lungo un piano perpendicolare alla direzione D2. Con riferimento alla figura 5, la stazione di lavoro 19 comprende, oltre all’apparecchiatura 20 per applicare il foglio protettivo 9, un’apparecchiatura di pulitura 71; e un’apparecchiatura di riscaldamento 72.

L’apparecchiatura di pulitura 71 comprende, un manipolatore 73; ed una testa applicatrice 74 comprendente due valve 75 configurare per selettivamente chiudere la testa applicatrice 74 attorno alla porzione anulare di giunzione 8.

L’apparecchiatura di riscaldamento 72 comprende un manipolatore 76; e una testa applicatrice 77 comprendente due valve 78 configurare per selettivamente chiudere la testa applicatrice 77 attorno alla porzione anulare di giunzione 8.

I manipolatori 73 e 76, e le valve 75 e 78 consentono di realizzare in rapida successione la granigliatura e il riscaldamento a induzione in modo da predisporre la porzione anulare di giunzione 8 ad aderire al foglio protettivo 9 (figura 1).

In uso e con riferimento alla figura 5, l’apparecchiatura 20 è disposta in posizione remota dalla tubazione 1 per non essere d’ingombro alle apparecchiature 71 e 72.

Con riferimento alla figura 6, il dispositivo di plastificazione 25 è alimentato con granuli di materiale polimerico, plastifica, e trasferisce il materiale al serbatoio di accumulo 32 del dispositivo di estrusione 26.

Quando le apparecchiature 71 e 72 (figura 5) hanno terminato le rispettive operazioni sulla porzione anulare di giunzione 8, il manipolatore 23 sposta il sistema di guida 37 con le guide mobili 43 e 44 aperte verso la tubazione 1 fino a disporre le guide 41 e 42, e le guide mobili 43 e 44 attorno alla tubazione 1.

Con riferimento alla figura 7, la successiva chiusura delle guide mobili 43 e 44 determina l’accoppiamento fra l’apparecchiatura 20 e la tubazione 1.

Con riferimento alla figura 9, quando la chiusura del sistema di guida 37 attorno alla tubazione 1 è quasi ultimato, gli attuatori 51 e 52 sono disattivati in modo da consentire piena libertà di movimento al giunto universale 50. In altre parole, nella fase terminale dell’accoppiamento fra il sistema di guida 37 e la tubazione 1, il sistema di guida 37 si centra automaticamente alla tubazione 1 perché è libero di orientarsi rispetto al sistema articolato 38 che lo supporta.

Con riferimento alla figura 3, il sistema di guida 37 viene posizionato assialmente rispetto alla porzione anulare di giunzione 8, se necessario, per disporre il carrello 47 in una posizione tale per cui il foglio protettivo 9 possa essere disposto con discreta precisione sopra le porzioni di estremità dei rivestimenti 4.

La regolazione della posizione assiale (nella direzione D1 parallela all’asse longitudinale A1) del sistema di guida 37 viene realizzata dallo spostamento nella direzione D2 della slitta 39 lungo il telaio 21 tramite l’attuatore 70 (figura 7).

Con riferimento alla figura 7, il parallelismo fra la tubazione 1 e il telaio 21 non è garantito, il giunto universale 50 e il sistema articolato 38 consentono libertà di movimento al sistema di guida 37 e quindi di centrarsi e di allinearsi perfettamente alla tubazione 1. Una volta che il sistema di guida 37 è centrato sulla tubazione 1 e posizionato in direzione assiale rispetto alla porzione anulare di giunzione 8, ha inizio l’estrusione e l’applicazione del foglio protettivo 9 attorno alla tubazione 1 (figura 7).

La fase di estrusione e di applicazione del foglio protettivo 9 prevede che il carrello 47 compia una rotazione superiore a 360° attorno alla tubazione 1. È previsto di compiere preferibilmente una rotazione di 390° attorno alla tubazione 1 in modo da realizzare una sovrapposizione estesa delle estremità opposte del foglio protettivo 9. In questa fase, i riscaldatori laterali 49 riscaldano le porzioni di estremità 10 (figure 1, 2 e 3), e il rullo 48 comprime il foglio protettivo 9 contro la tubazione 1 in modo da far aderire intimamente il foglio protettivo 9 alla tubazione 1 ed evitare la formazione di bolle d’aria. Successivamente, il carrello 47 viene ricondotto nella posizione iniziale tramite un percorso inverso al percorso seguito nel corso dell’applicazione del foglio protettivo 9. In questa fase viene compiuta una ulteriore rullatura del foglio protettivo 9. Quest’ultima operazione di ulteriore rullatura può essere opzionale.

Con riferimento alle figure da 11 a 13, il condotto flessibile 29 viene guidato dal sistema di guida 37 e dall’avvolgitore 46.

All’inizio dell’estrusione il carrello 47 e la testa di estrusione 27 si trovano dalla banda opposta all’avvolgitore 46, quando il carrello 47 inizia a percorre la traiettoria anulare attorno all’asse longitudinale A1 in senso antiorario il condotto flessibile 29 è alloggiato nella sede anulare esterna 56 e viene raccolto nella sede anulare 55 dal rocchetto 54 motorizzato, il quale ruota in senso orario attorno all’asse di rotazione A2 assieme al giunto idraulico rotante 53.

Nella figura 12, il carrello 47 è disposto nel punto più prossimo all’avvolgitore 46 e il condotto flessibile 29 è avvolto quasi completamente attorno al rocchetto 54.

Nella figura 13 il carrello 47 è in prossimità della posizione di fine corsa. Per consentire al carrello 47 di raggiungere questa configurazione l’avvolgitore 46 ha rilasciato gran parte del condotto flessibile in modo coordinato con lo l’avanzamento del carrello 47.

L’avvolgitore 46 seguirà lo spostamento del carrello 47 nel percorso inverso per disporre nuovamente il carrello 47 e il condotto flessibile 29 nella configurazione illustrata nella figura 11.

È evidente infine che alla presente invenzione possono essere apportate varianti rispetto alle forme di attuazione descritte con riferimento alle figure allegate senza peraltro uscire dall’ambito di protezione delle rivendicazioni.

In particolare, sebbene la presente descrizione faccia specifico riferimento ad un natante di posa equipaggiato con una torre di varo a J, l’apparecchiatura, la stazione di lavoro, e il metodo oggetto delle rivendicazioni trovano applicazione in linee di assemblaggio sostanzialmente orizzontali e disposte su natanti di posa provvisti di rampe di varo a S.

Claims (25)

1. RIVENDICAZIONI 1. Un’apparecchiatura per applicare un foglio protettivo di materiale polimerico attorno a una porzione anulare di giunzione di una tubazione, l’apparecchiatura (20) comprendendo un telaio (21) disposto in prossimità di una tubazione (1), la quale si estende lungo un asse longitudinale (A1); un manipolatore (23) montato sul telaio (21) e comprendente un sistema di guida (37), il quale è mobile fra una posizione di riposo remota dalla tubazione (1), e una posizione operativa in cui il sistema di guida (37) è accoppiato attorno attorno alla tubazione (1); e una testa di estrusione (27) selettivamente mobile lungo il sistema di guida (37) e attorno alla tubazione (1) per fornire e applicare un foglio protettivo (9) attorno alla porzione anulare di giunzione (8) della tubazione (1).
2. 2. L’apparecchiatura come rivendicata nella rivendicazione 1, in cui il sistema di guida (37) comprende una pluralità di distanziali (67), i quali, nella posizione operativa, sono disposti a contatto della tubazione (1) per centrare il sistema di guida (37) attorno alla tubazione (1), e sono configurati per consentire uno scorrimento assiale tra il sistema di guida (37) e la tubazione (1).
3. 3. L’apparecchiatura come rivendicata nella rivendicazione 2, in cui i distanziali (67) sono suddivisi in due gruppi assialmente spaziati, ciascuno dei quali comprende almeno tre distanziali (67) distribuiti attorno all’asse longitudinale (A1).
4. 4. L’apparecchiatura come rivendicata nella rivendicazione 2 o 3, in cui ciascun distanziale (67) comprende un rullino configurato per essere disposto a contatto della tubazione (1) e agevolare lo spostamento assiale fra il sistema di guida (37) e la tubazione (1).
5. 5. L’apparecchiatura come rivendicata in una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui il manipolatore (23) è selettivamente mobile rispetto al telaio (21) per regolare assialmente la posizione del sistema di guida (37) rispetto alla porzione anulare di giunzione (8) della tubazione (1).
6. 6. L’apparecchiatura come rivendicata in una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui il sistema di guida (37) comprende almeno un sensore (69) per rilevare la posizione assiale relativa fra il sistema di guida (37) e la porzione anulare di giunzione (8).
7. 7. L’apparecchiatura come rivendicata in una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui il manipolatore (23) comprende un sistema articolato (38) per movimentare il sistema di guida (37) fra la posizione operativa e la posizione di riposo; e un giunto universale (50) per collegare il sistema articolato (38) al sistema di guida (37) e consentire spostamenti angolari relativi fra il sistema di guida (37) e il sistema articolato (38) quando il sistema di guida (37) è accoppiato attorno alla tubazione (1).
8. 8. L’apparecchiatura come rivendicata in una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, e comprendente un dispositivo di estrusione (26), il quale è montato sul sistema di guida (37) ed è collegato alla testa di estrusione (27) tramite un condotto flessibile (29) in modo da consentire il movimento relativo fra la testa di estrusione (27) e il dispositivo di estrusione (26).
9. 9. L’apparecchiatura come rivendicata nella rivendicazione 8, e comprendente un avvolgitore (46) per avvolgere e svolgere il condotto flessibile (29) in funzione della posizione della testa di estrusione (27).
10. 10. L’apparecchiatura come rivendicata nella rivendicazione 9, in cui l’avvolgitore (46) comprende un rocchetto (54) girevole attorno a un asse di rotazione (A2) per avvolgere e svolgere il condotto flessibile (29) in funzione della posizione della testa di estrusione (27) rispetto al sistema di guida (37).
11. 11. L’apparecchiatura come rivendicata nella rivendicazione 10, e comprendente un giunto idraulico rotante (53) avente una porzione girevole attorno all’asse di rotazione (A2), e collegata al condotto flessibile (29) e una parte fissa collegata rigidamente all’uscita del dispositivo di estrusione (26).
12. 12. L’apparecchiatura come rivendicata nella rivendicazione 11, in cui il rocchetto (54) e la porzione girevole del giunto idraulico rotante (53) sono motorizzati per ruotare in un verso o nel verso opposto attorno all’asse di rotazione (A2).
13. 13. L’apparecchiatura come rivendicata in una qualsiasi delle rivendicazioni da 8 a 12, e comprendente un dispositivo di plastificazione (25); e un ulteriore condotto flessibile (28) configurato per collegare il dispositivo di plastificazione (25) al dispositivo di estrusione (26) e consentire movimenti relativi fra il dispositivo di plastificazione (25) e il dispositivo di estrusione (26).
14. 14. L’apparecchiatura come rivendicata nella rivendicazione 13, in cui il dispositivo di plastificazione (25) è montato sul sistema articolato (38).
15. 15. Stazione di lavoro per applicare un foglio protettivo a una porzione anulare di giunzione di una tubazione, la stazione di lavoro (19) comprendendo un’apparecchiatura (20) per applicare un foglio protettivo (9) attorno ad una porzione anulare di giunzione (8) di una tubazione (1) e come rivendicata in una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni; e almeno un’ulteriore apparecchiatura (71, 72) per realizzare delle operazioni propedeutiche all’applicazione del foglio protettivo (9); l’ulteriore apparecchiatura (71, 72) e l’apparecchiatura (20) essendo configurate per essere accoppiate attorno in successione alla porzione anulare di giunzione (8).
16. 16. Un metodo per applicare un foglio protettivo di materiale polimerico attorno a una porzione anulare di giunzione di una tubazione, il metodo comprendendo le fasi di disporre selettivamente un sistema di guida (37) in una posizione operativa in cui il sistema di guida (37) è accoppiato attorno a una tubazione (1), la quale si estende lungo un asse longitudinale (A1), e una posizione di riposo, in cui il sistema di guida (37) è relativamente distante dalla tubazione (1); e avanzare una testa di estrusione (27), guidata dal sistema di guida (37) attorno alla tubazione (1), per fornire e applicare un foglio protettivo (9) attorno ad una porzione anulare di giunzione (8) della tubazione (1).
17. 17. Il metodo come rivendicato nella rivendicazione 16, e comprendente le fasi di centrare il sistema di guida (37) attorno alla tubazione tramite distanziali (67); e di regolare assialmente la posizione relativa fra il sistema di guida (37) e la porzione anulare di giunzione (8).
18. 18. Il metodo come rivendicato nella rivendicazione 16 o 17, e comprendente le fasi di spostare il sistema di guida (37) tramite un sistema articolato (38); e regolare assialmente la posizione del sistema articolato (38) per regolare assialmente la posizione del sistema di guida (37) rispetto alla porzione anulare di giunzione (8) della tubazione (1).
19. 19. Il metodo come rivendicato in una qualsiasi delle rivendicazioni da 16 a 18, e comprendente la fase di rilevare la posizione assiale del sistema di guida (37) rispetto alla porzione anulare di giunzione (8).
20. 20. Il metodo come rivendicato in una qualsiasi delle rivendicazioni da 16 a 19, e comprendente la fase di supportare il sistema di guida (37) nella posizione operativa tramite un sistema articolato (38) collegato al sistema di guida (37) con un giunto universale (50) in modo da consentire al sistema di guida (37) di centrarsi sulla tubazione (1) ed allinearsi alla tubazione (1).
21. 21. Il metodo come rivendicato in una qualsiasi delle rivendicazioni da 16 a 20, e comprendente la fase di trasferire il materiale polimerico allo stato pastoso da un dispositivo di estrusione (26), montato sul sistema di guida (37), alla testa di estrusione (27) tramite un condotto flessibile (29) in modo da consentire il movimento relativo fra la testa di estrusione (27) e il dispositivo di estrusione (26).
22. 22. Il metodo come rivendicato nella rivendicazione 21, e comprendente la fase di avvolgere e svolgere il condotto flessibile (29) in funzione della posizione della testa di estrusione (27) lungo il sistema di guida.
23. 23. Il metodo come rivendicato nella rivendicazione 21 o 22, e comprendente la fase di trasferire il materiale polimerico allo stato pastoso da un dispositivo di plastificazione (25) al dispositivo di estrusione (26) tramite un ulteriore condotto flessibile (28) configurato per collegare il dispositivo di plastificazione (25) al dispositivo di estrusione (26) e consentire movimenti relativi fra il dispositivo di plastificazione (25) e il dispositivo di estrusione (26).
24. 24. Un programma per elaboratore elettronico direttamente caricabile in una memoria di un elaboratore elettronico per controllare un’apparecchiatura (20) realizzata secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 14 e realizzare le fasi del metodo di una qualsiasi delle rivendicazioni da 16 a 23 quando il programma è implementato dall’elaboratore elettronico.
25. 25. Un prodotto di programma comprendente un supporto leggibile sul quale il programma della rivendicazione 24 è memorizzato.