ITPI20070081A1 - Metodo e dispositivo per la fabbricazione di tubi metallici a sezione ovale ellittica o simili - Google Patents

Description

Descrizione a corredo della domanda di brevetto per invenzione industriale dal titolo:

Metodo e dispositivo per la fabbricazione di tubi metallici a sezione ovale, ellittica o simile

DESCRIZIONE

La presente invenzione ha per oggetto un metodo ed un dispositivo per la fabbricazione di tubi metallici a sezione ovale, ellittica o simile.

La richiesta del mercato per la fornitura di tubi metallici con funzione strutturale aventi sezione trasversale differente dalla sezione circolare, ed in particolare sezione trasversale ovale, ellittica o simile è oggi in aumento.

I tubi metallici con funzione strutturale sono tubi aventi normalmente diametri indicativamente da 100mm a 800mm spessori variabili da 6mm a 30mm. Le dimensioni, in ogni caso, possono variare a seconda deirutilizzo.

Le lunghezze dei tubi a sezione trasversale ovale o ellittica sono ovviamente variabili a seconda delle necessità, tuttavia seguendo le esigenze del mercato, guidato dalle recenti tendenze della architettura moderna, sono sempre più richiesti tubi aventi lunghezze considerevoli, anche oltre ai quattro metri.

Attualmente i tubi a sezione ovale o ellittica o simile vengono prodotti o fabbricati principalmente in due modi: o per calandratura e successiva saldatura di una lamiera, o mediante pressa a partire da un tubo avente sezione circolare.

La produzione o fabbricazione per calandratura implica il predisporre una lamiera piana, la quale lamiera piana viene deformata mediante il noto procedimento di calandratura e quindi saldata al fine di ottenere un tubo a sezione ovale o ellittica o simile. Questo metodo presenta un principale inconveniente legato al fatto che per la produzione del tubo è necessario effettuare una o più passate di saldatura sulla lamiera, con un conseguente costo relativo al passo di saldatura e un conseguente tempo di fabbricazione elevato, necessario per preparare i bordi della lamiera interessati dalla saldatura ed effettuare la saldatura stessa, che deve poi essere oggetto di controlli di saldatura, onde scongiurare il pericolo di saldature deboli o mal riuscite. Il tubo così prodotto inoltre, dovendo assolvere a compiti strutturali, e quindi essendo soggetto a sollecitazioni elevate, deve essere attentamente dimensionato, e presenta in ogni caso un possibile punto debole, dato dalla zona interessata dalla saldatura. La saldatura inoltre genera sul tubo così prodotto una serie di problemi legati al ritiro del metallo, e quindi ad eventuali deformazioni del tubo, e problemi legati al trattamento termico che il metallo subisce per effetto della saldatura stessa, che comportano una distribuzione delle tensioni del tubo non sempre ottimali per un impiego strutturale del tubo così prodotto.

La produzione o fabbricazione mediante pressa invece prevede di predisporre un tubo a sezione circolare, il quale viene inserito tra due stampi applicati sulla pressa e quindi deformato fino a raggiungere la desiderata forma della sezione ovale o ellittica o simile. La potenza necessaria alla pressa per effettuare la deformazione del tubo è direttamente proporzionale a diversi fattori, tra cui lo spessore del tubo, la lunghezza del tubo, il diametro del tubo, lo scostamento del profilo ovale o ellittico o simile dal profilo circolare iniziale del tubo.

La deformazione che subisce il tubo in lavorazione secondo questo metodo dell’arte nota è applicata dalla pressa su tutta la lunghezza del tubo, il quale viene prodotto in una singola fase di lavorazione nella pressa.

Essendo lo spessore dei tubi rilevante, poiché tubi strutturali, ed essendo la lunghezza della pressa limitata da esigenze costruttive e di layout della macchina, ne consegue che i tubi così fabbricati presentano lunghezze contenute normalmente entro i quattro metri, e diametri e spessori limitati. La pressa infatti, dovendo deformare il tubo contestualmente su tutta la lunghezza del tubo stesso, presenta limitazioni di carattere tecnico legate alla potenza necessaria. Se fosse necessario fabbricare tubi di lunghezza maggiore rispetto alla massima lunghezza ottenibile dalla pressa, secondo questo metodo, devono essere prodotti più tubi e saldati tra loro fino a raggiungere la lunghezza desiderata.

Questo comporta quindi inoltre i problemi legati alla saldatura e sopra elencati.

Secondo la tecnica nota quindi fino a certe lunghezze, tipicamente sotto i quattro metri ed a certi spessori e diametri, i tubi vengono prodotti mediante pressa, ed oltre questi limiti i tubi a sezione ovale o ellittica o simile vengono prodotti mediante calandratura e saldatura.

La presente invenzione ha per oggetto un metodo per la fabbricazione di tubi a sezione ovale o ellittica o simile che prevede almeno i seguenti passi:

predisporre un tubo a sezione circolare

deformare detto tubo lungo per tutta Finterà lunghezza longitudinale del tubo mediante una deformazione continua e progressiva lungo una prestabilita sezione trasversale del detto tubo, ovvero mediante una deformazione applicata in istanti temporali diversi per ogni sezione del detto tubo.

In senso generale la deformazione della sezione viene ottenuta mediante il passaggio del tubo tra due o più rulli che generano una deformazione della sezione trasversale del tubo stesso.

La deformazione viene quindi applicata non alla intera lunghezza del tubo, ma solo alla parte che è posizionata tra i rulli, questo comportando un superamento degli inconvenienti della produzione mediante pressa secondo l’arte nota, e consentendo la produzione del tubo di sezione ellittica senza dover ricorrere alla calandratura, che presenta gli inconvenienti sopra discussi.

In una prima forma esecutiva, o cosiddetto metodo alternativo, il tubo viene fabbricato predisponendo in una prima fase un tubo a sezione rotonda e facendolo passare tra due miti appositamente sagomati. Il tubo nel suo passaggio tra i miti si deforma, in particolare la deformazione avviene in corrispondenza della sezione trasversale compresa tra i due miti.

Dopo una singola, o più passate del tubo in lavorazione tra i miti, il tubo stesso assume la desiderata sezione ellittica o ovoidale. Nel caso una lavorazione comprendente più passate i due miti sono spostabili in direzione di avvicinamento o allontanamento reciproco al fine di raggiungere gradatamente il gradi di ovalizzazione previsto: in sostanza in ogni passata il tubo si deforma avvicinandosi gradatamente alla forma della sezione ellittica o ovale desiderata.

In una seconda forma esecutiva, o cosiddetto metodo continuo, sono previste più coppie di miti, con interassi gradatamente sempre più vicini, in modo tale per cui il tubo a sezione rotonda incontra la prima coppia di miti e inizia la deformazione di una prima sezione del tubo, successivamente il tubo avanza in direzione della seconda coppia di miti che ha un interasse minore della prima coppia di miti, e mentre la prima sezione del tubo è deformata dalla seconda coppia di miti, una seconda sezione del tubo viene deformata dalla prima coppia di miti.

In modo analogo possono essere previste più coppie di miti.

In questo modo la potenza necessaria ad effettuare la deformazione del tubo è notevolmente ridotta rispetto al metodo di fabbricazione secondo 1’arte nota che prevede la deformazione del tubo sostanzialmente lungo tutta la lunghezza in una sola operazione sotto la pressa: nell’arte nota infatti la deformazione avveniva lungo tutta la lunghezza del tubo, mentre secondo gli insegnamenti della presente invenzione la deformazione avviene sulle sezioni che passano consecutivamente tra i miti di lavorazione.

Inoltre sia il metodo che il tubo così prodotto non necessita di saldature, come nel caso della fabbricazione per calandratura, e pertanto è esente dagli svantaggi di cui sopra.

Sul tubo sono visibili segni lasciati dalla lavorazione secondo gli insegnamenti della presente invenzione, e pertanto il tubo prodotto con il metodo oggetto della presente invenzione è immediatamente riconoscibile: il passaggio del tubo in lavorazione tra una coppia di miti o più coppie di miti lascia una traccia che si estende longitudinalmente lungo il tubo, in particolare in corrispondenza dei punti della sezione ellittica che sono disposti nella zona in cui i due opposti miti di ogni coppia si interfacciano. La traccia è data dal fatto che i miti, essendo controrotanti, agiscono sul materiale del tubo in lavorazione in senso opposto, e pertanto lasciano una traccia facilmente identificabile.

Ulteriori caratteristiche sono oggetto delle allegate rivendicazioni.

La presente invenzione sarà meglio compresa con riferimento agli allegati disegni che illustrano un esempio esecutivo in cui:

fig.l illustra una sezione trasversale di un tubo prima della lavorazione;

fig.2 illustra la sezione trasversale del tubo di fig. 1 dopo la lavorazione secondo la presente invenzione;

fig.3 illustra una sezione trasversale di due rulli per la lavorazione secondo la presente invenzione; fig. 4 illustra un esploso di fig. 3;

fig. 5 illustra una vista semplificata dall’alto di una prima forma esecutiva del metodo e del dispositivo secondo la presente invenzione;

fig. 6 illustra una vista semplificata dall<3>alto di una seconda forma esecutiva del metodo e del dispositivo secondo la presente invenzione.

Facendo riferimento alla fig.l e 2, nella fig.l è illustrata una sezione trasversale di un tubo metallico per utilizzo strutturale secondo la presente invenzione. Un tale tubo ha tipicamente diametri indicativamente da 100mm a 800mm e spessore variabili da 6mm a 30mm I tubi alla cui deformazione è rivolta la presente invenzione sono destinati prevalentemente ad impieghi di tipo strutturale, ovvero costituiscono elementi portanti di costruzioni, come ad esempio palazzi o simili.

La sezione del tubo viene deformata da una sezione circolare 1 come fig. 1 ad una sezione ellittica o più in generale ovale, come la sezione 2 raffigurata in fig. 2.

L’ovalizzazione della sezione del tubo avviene mediante una deformazione continua e progressiva lungo una prestabilita sezione trasversale del detto tubo.

Con deformazione continua e progressiva lungo un prestabilita sezione trasversale del tubo si intende che il tubo viene deformato in modo continuo per tutta la sua lunghezza, ma tale deformazione è applicata in istanti temporali diversi per ogni sezione trasversale del tubo stesso.

Il metodo ed il dispositivo per l’attuazione del suddetto metodo presentano due forme esecutive alternative e preferite, la prima illustrata in modo esemplificativo nella fig. 5 e la seconda illustrata in fig.

6.

In particolare, per quanto riguarda la prima forma esecutiva, e facendo riferimento alla fig. 5 sono illustrati un tubo 5, due rulli 3 e 4.

Il tubo durante la lavorazione passa tra i due rulli 3 e 4 che sono provvisti di gole di deformazione 30 e 40 illustrate in fig. 4 e complementari alla forma ed alle dimensioni definitive che deve assumere il tubo a fine lavorazione. In particolare le gole di deformazione 30 e 40 sono realizzate in modo tale per cui ogni gola realizza metà della ellisse.

Le gole 30 e 40 presentano quindi un profilo ellittico, ed in particolare nella prima forma esecutiva presentano un profilo ellittico con forma e dimensioni pari a quelle desiderate alla fine della lavorazione, pertanto, poiché il tubo 5 in lavorazione debba passare da una sezione circolare 50 ad una sezione ellittica o ovale 51, le gole di deformazione 30 e 40 avranno un profilo interno complementare alla sezione ellittica 51 del tubo.

Le gole 30, 40 dei rulli 3 e 4 sono posizionate ad una distanza minore del diametro del tubo 50, in particolare possono essere posizionate, nel caso di una singola passata del tubo tra i rulli, ad una distanza sostanzialmente pari al semiasse minore deH’ellisse 51.

La freccia a doppio senso indica che il tubo può essere realizzato nella prima forma esecutiva sia con una sola passata, che con più passate.

Nel caso di tubi di grandi dimensioni o di elevato spessore infatti potrebbe essere necessario, al fine di frazionare la deformazione del tubo in lavorazione in una molteplicità di piccole deformazioni, che si realizzano facendo passare il tubo più volte in modo alternato tra i rulli 3 e 4 avvicinando gli stessi ad ogni passaggio del tubo. I rulli 3 e 4 in questo caso sono previsti spostabili reciprocamente tra loro, ad esempio mediante mezzi di movimentazione pneumatica, non illustrati.

In questo modo il tubo 5 viene inserito tra i rulli e durante un primo passaggio tra gli stessi subisce una deformazione parziale. I rulli 3 e 4 vengono quindi avvicinati ed il tubo 5 viene fatto passare nuovamente tra i rulli 3 e 4 subendo una seconda deformazione. Il processo può essere ripetuto un numero preferito di volte, fino a quando i due rulli 3 e 4 sono posizionati alla minima distanza, corrispondente alla realizzazione della deformazione della sezione trasversale del tubo in forma ellittica 51.

Facendo riferimento adesso alla fig. 6 in essa è illustrata una seconda forma esecutiva, e si possono notare una prima serie di rulli 7 e 8, una seconda serie di rulli 9 e 10, una terza serie di rulli 11 el2, una quarta serie di rulli 13 e 14, il tubo in lavorazione 6 e la deformazione 60, 61, 61, 63, 64 della sezione trasversale del tubo 6 in corrispondenza di ogni coppia di rulli, a partire dalla sezione circolare 60 fino alla sezione ellittica 64.

Le proporzioni sono indicative.

In questa forma esecutiva il tubo viene fatto passare attraverso ogni coppia di rulli 7 e 8, 9 e 10, 11 e 12, 13 e 14 i quali rulli sono tra loro posizionati a distanze differenti.

In particolare ogni coppia di rulli successiva presenta tra i rulli costituenti la coppia stessa una distanza minore della coppia precedente. I termini precedente e successivo sono da intendersi con riferimento alla direzione di avanzamento del tubo tra le coppie di rulli.

In questo modo la deformazione che porta dalla sezione trasversale circolare 60 del tubo 6 alla sezione trasversale ellittica 64 avviene gradualmente, mediante una serie di deformazioni intermedie 61, 61, 62, 63.

Possono essere previste un numero preferito e qualsivoglia di coppie di rulli, che realizzano le deformazioni intermedie.

La forma delle gole delle coppie di rulli 7 e 8, 9 e 10, 11 e 12, 13 e 14 è dimensionata in modo corrispondente alla deformazione della sezione trasversale che si vuole ottenere, in particolare ogni coppia di rulli successiva presenta gole di deformazione di forma e dimensioni differenti dalla forma e dimensioni della coppia precedente.

In entrambe le forme esecutive il tubo in lavorazione viene appoggiato su mezzi di sostegno, non illustrati costituiti ad esempio da cilindri di sostegno folli o motorizzati sui quali il tubo appoggia.

In entrambe le forme esecutive è possibile prevedere inoltre che almeno un rullo, preferibilmente tutti i rulli siano motorizzati, ovvero dotati di un motore, ad esempio un motore elettrico, atto a trasmettere il moto di rotazione al rullo stesso.

Alternativamente o in combinazione il tubo può essere sostenuto e/o movimentato tra i rulli con l ausilio di un cavo o una catena o simili che attraversa il tubo ed è sostenuta da un carro ponte, o per mezzo di un carro ponte o simili che afferra il tubo alle estremità.

Il metodo ed il dispositivo secondo la presente invenzione possono essere utilizzati anche per ottenere tubi di sezione qualsivoglia, in particolare con forma diversa dalla sezione ellittica qui presentata a titolo di esempio, semplicemente variando la forma delle gole 30 e 40, e predisponendo una forma delle gole complementare con la forma che si vuole ottenere, purché la stessa non presenti sottosquadri.

Claims (16)

1. Rivendicazioni 1. Metodo per la fabbricazione di tubi a sezione ovale o ellittica o simile caratterizzato dal fatto che prevede almeno i seguenti passi: predisporre un tubo a sezione circolare deformare detto tubo lungo per tutta l interà lunghezza longitudinale del tubo mediante una deformazione applicata in istanti temporali diversi per ogni sezione del detto tubo.
2. 2. Metodo secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che detta deformazione è ottenuta mediante passaggio del detto tubo tra almeno due rulli provvisti ciascuno almeno di una gola di deformazione.
3. 3. Metodo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che detta deformazione è ottenuta mediante il passaggio del detto tubo (5) tra due rulli (3,4), ed in cui detta deformazione avviene in corrispondenza della sezione trasversale compresa tra i detti due rulli (4,5), essendo detti due rulli (3,4) provvisti ciascuno di una corrispondente gola di deformazione (30,40) essendo dette gole di deformazione sostanzialmente complementari alla forma ed alle dimensioni definitive della sezione del tubo a fine lavorazione.
4. 4. Metodo secondo la rivendicazione 3 caratterizzato dal fatto che detta deformazione della detta sezione trasversale di detto tubo (5) avviene in un singolo passaggio del detto tubo (5) tra detti due rulli (3,4).
5. 5. Metodo secondo la rivendicazione 3 caratterizzato dal fatto che detta deformazione della detta sezione trasversale di detto tubo (5) avviene in più passaggi del detto tubo (5) tra detti due rulli (3,4), essendo detti due rulli (3,4) spostati in direzione di avvicinamento reciproco tra il primo e Fultimo passaggio del detto tubo (5) tra detti due rulli (3,4).
6. 6. Metodo secondo la rivendicazione 2 caratterizzato dal fatto che detta deformazione è ottenuta mediante passaggio del detto tubo (6) tra almeno due o più coppie di rulli (7 e 8, 9 e 10, 11 e 12, 13 e 14) provvisti ciascuno almeno di una gola di deformazione, essendo la deformazione che porta dalla sezione trasversale circolare (60) del tubo (6) alla sezione trasversale ellittica (64) ottenuta gradualmente, mediante una serie di deformazioni intermedie (61, 61, 62, 63).
7. 7. Dispositivo per la fabbricazione di tubi a sezione ovale o ellittica o simile caratterizzato dal fatto che comprende almeno due rulli provvisti ciascuno almeno di una gola di deformazione.
8. 8. Dispositivo secondo la rivendicazione 7 caratterizzato dal fatto che detti due rulli (3,4) sono provvisti ciascuno di una corrispondente gola di deformazione (30,40), essendo dette gole di deformazione sostanzialmente complementari alla forma ed alle dimensioni definitive della sezione (51) del tubo (5) a fine lavorazione.
9. 9. Dispositivo secondo la rivendicazione 7 caratterizzato dal fatto che comprende due o più coppie di rulli (7 e 8, 9 e 10, 11 e 12, 13 e 14) allineate tra loro ed in cui ogni coppia di rulli successiva presenta tra i rulli costituenti la coppia stessa una distanza minore della coppia precedente.
10. 10. Dispositivo secondo la rivendicazione 9 caratterizzato dal fatto che la forma delle gole delle coppie di rulli (7 e 8, 9 e 10, 11 e 12, 13 e 14) è dimensionata in modo corrispondente alla deformazione della sezione trasversale che si vuole ottenere, ed in particolare ogni coppia di rulli successiva presenta gole di deformazione di forma e dimensioni differenti dalla forma e dimensioni della coppia precedente.
11. 11. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni da 7 a 10 caratterizzato dal fatto che almeno uno di detti rulli è motorizzato, ovvero dotati di un motore atto a trasmettere il moto di rotazione al rullo stesso.
12. 12. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni da 7 a 11 caratterizzato dal fatto che tutti i rulli sono motorizzati, ovvero dotati di un motore, ad esempio un motore elettrico, atto a trasmettere il moto di rotazione al rullo stesso.
13. 13. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni da 7 a 12 caratterizzato dal fatto che comprende inoltre mezzi di sostegno, costituiti da cilindri di sostegno folli e/o motorizzati sui quali il tubo appoggia.
14. 14. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni da 7 a 13 caratterizzato dal fatto che detto tubo è sostenuto e/o movimentato tra i detti rulli mediante un cavo o una catena o simili che attraversa il tubo ed è sostenuta da un carro ponte, e/o per mezzo di un carro ponte o simili atto ad afferrare il tubo alle estremità.
15. 15. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni da 7 a 14 caratterizzato dal fatto che realizza il metodo secondo una o più delle rivendicazioni da 1 a 6.
16. 16. Tubo a sezione ellittica, ovale o simili realizzato mediante il metodo secondo una o più delle rivendicazioni da 1 a 6 e/o mediante un dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni da 7 a 15.