ITTO940288A1 - Procedimento e apparecchiatura di scavo per l'accesso, a scopo di manutenzione e/o rigenerazione, a tubazioni interrate di oleodotti, - Google Patents

Description

Descrizione dell'Invenzione Industriale dal titolo:

"Procedimento e apparecchiatura di scavo per l’accesso, a scopo di manutenzione e/o rigenerazione, a tubazioni interrate di oleodotti, gasdotti e simili”

La presente invenzione concerne un procedimento ed un'apparecchiatura di scavo per l'accesso - a scopo di manutenzione, e/o rigenerazione, e/o riparazione - di tubazioni interrate di oleodotti, gasdotti e simili comunemente noti con la denominazione Pipelines .

E’ noto che le tubazioni interrate di oleodotti, gasdotti e simili sono soggette, nel tempo, a svariati interventi di manutenzione ed in particolare alla rigenerazione totale o parziale del rivestimento esterno di protezione dei tubi.

Tali interventi di manutenzione, i quali di regola vengono eseguiti senza interrompere l'erogazione del fluido, presuppongono che la tubazione venga messa completamente a nudo mediante asporto della terra anche nella zona inferiore del tubo, al fine di consentire l'esecuzione di nastrature e simili, o comunque la rigenerazione del rivestimento sull'intera circonferenza del tubo stesso.

Attualmente non esistono validi metodi nè apparecchiature in grado di eseguire in modo meccanizzato ed economicamente vantaggioso scavi del tipo suddetto con asporto della terra anche nella zona sottostante il tubo e ci si limita all’impiego di tradizionali escavatori a benna con i quali si procede ad effettuare uno scavo che mette a nudo le parti superiore e laterali del tubo stesso mentre l'asporto del materiale sottostante il tubo stesso viene fatto manualmente con impiego di squadre di operai dotati di attrezzi tradizionali.

Si comprende facilmente che questi metodi di scavo, da un lato sono eccessivamente onerosi, da un altro lato sono rischiosi perchè l'uso degli scavatori a benna richiede estrema precauzione e può facilmente danneggiare la tubazione con conseguenze anche disastrose. Inoltre l'asporto con attrezzature manuali del terreno sottostante alla tubazione espone gli operai a notevoli rischi di infortunio, sia per la possibilità di frane negli scavi predisposti lateralmente alla tubazione stessa nei quali detti operai debbono operare, sia per la possibilità di cedimento di detta tubazione.

La presente invenzione è diretta ad eliminare questi ed altri inconvenienti e, nell'ambito di questa finalità generale - tenuto conto delle decine di migliaia di chilometri di pipelines ormai necessitanti di interventi di ripristino e rigenerazione e/ o di operazioni di controllo - ha l'importante scopo di realizzare un procedimento ed un'apparecchiatura di scavo in grado di effettuare rapidamente, in modo totalmente meccanizzato e con la massima sicurezza, la messa a nudo delle suddette tubazioni effettuando uno scavo che scopre l’intera circonferenza dei tubi e lascia, al di sotto dei medesimi, una luce di ampiezza utile ad eseguire lavori dì nastratura e simili.

Un altro importante scopo della presente invenzione è quello di realizzare un procedimento ed un'apparecchiatura in grado di mettere a nudo tratti di prefissata lunghezza della tubazione e di supportare la tubazione stessa con sostegni costituiti da diaframmi, risultanti da tratti non scavati sotto la tubazione, opportunamente distanziati in relazione al diametro della tubazione stessa.

Un ulteriore importante scopo dell’invenzione è quello di realizzare un procedimento ed un'apparecchiatura di scavo che agevolino le successive operazioni di ricopertura della tubazione a rigenerazione o manutenzione effettuata.

Secondo la presente invenzione si conseguono questi ed altri importanti scopi con un procedimento ed un’apparecchiatura di scavo aventi le caratteristiche specifiche di cui alle rivendicazioni che seguono.

Sostanzialmente l'invenzione si basa sul concetto di effettuare, lungo la tubazione, un prescavo delimitato da pareti verticali e da un fondo piano di profondità tale da risultare sostanzialmente tangente al tubo in corrispondenza del suo diametro verticale.

La larghezza di tale prescavo è scelta pari a circa tre volte il diametro del tubo stesso. A partire dal fondo del prescavo vengono eseguite due trincee laterali aventi andamento inclinato convergente e disposte adiacenti al tubo. Queste trincee laterali vengono proseguite per una profondità maggiore della quota stabilita per il piano finale di scavo sottostante il tubo in modo da creare due canali di raccolta del materiale di risulta che viene asportato dalla zona sottostante il tubo per fresatura del diaframma separante dette trincee.

L'apparecchiatura per l’esecuzione del procedimento secondo l’invenzione prevede almeno una macchina cingolata semovente, in grado di avanzare sul fondo del prescavo e comprendente due gruppi laterali scavafossi (trencher) di tipo per sè noto ciascuno composto da una catena, o cingolo, rinviato da pignoni di estremità e dotata di lame di scavazione ed una fresa cilindrica a doppia elica la quale è portata all'estremità girevole di un albero di supporto calato in una delle due trincee laterali. Grazie alla possibilità di rotazione dell’estremità dell'albero, la fresa calata all'interno della trincea viene ruotata da una posizione non operativa nella quale l'asse della fresa stessa è parallelo alle pareti della trincea, in una posizione operativa nella quale detto asse è perpendicolare all'asse del tubo e la fresa stessa è sostanzialmente tangente al detto tubo. La fresa, ruotando trascinata da un motore idraulico, asporta così il diaframma compreso tra le due trincee e, grazie alla doppia elica, scarica il materiale di risulta nei suddetti canali laterali provvisti sul fondo delle trincee riempendoli sino alla quota del piano finale di scavo al disotto del tubo. La luce dello scavo al disotto del tubo avrà un’altezza sostanzialmente pari al diametro della fresa. In alternativa l'albero di supporto con la relativa fresa di estremità possono essere separati dalla prima macchina semovente che reca i gruppi trencher e portati da una seconda macchina cingolata semovente, vantaggiosamente una trattrice, la quale si muove anch'essa sul fondo del prescavo, o a lato del medesimo, seguendo la prima macchina.

Le caratteristiche, le finalità ed i vantaggi del procedimento e dell'apparecchiatura secondo la presente invenzione risulteranno chiaramente dalla descrizione dettagliata che segue e con riferimento agli annessi disegni, forniti a titolo di esempio non limitativo, nei quali:

- le figg. 1, la, lb e lc sono sezioni schematiche mostranti le diverse fasi del procedimento di scavo secondo l'invenzione, - la fig. 2 è la vista in elevazione, parzialmente sezionata, di un’apparecchiatura integrata per l'esecuzione del procedimento di scavo di cui alle figure la a le; l'apparecchiatura essendo rappresentata con la fresa in posizione non operativa,

- la fig. 3 è una vista simile a fig. 2 mostrante l'apparecchiatura con la fresa in posizione operativa,

- la fig. 4 è una sezione deviata in maggior scala secondo la linea IV -IV di fig. 3,

- le figg. 5 e 5a sono sezioni simili alla figura 4 mostranti una variante dell'apparecchiatura di scavo con la fresa in posizione non operativa e, rispettivamente, in posizione operativa.

Con riferimento alle figure 1 a le, T indica il tubo da dissotterrare, P il contorno dello scavo di origine eseguito per la posa del tubo T, TR il terreno di riporto per ricoprire il tubo dopo la posa, "a" la quota standard di copertura, tipicamente pari a metri 1,5, e TC il terreno compatto circostante il contorno P dello scavo di origine.

11 procedimento di scavo secondo la presente invenzione, atto a dissotterrare il tubo T a scopo di ripristino, e/o rigenerazione, e/o riparazione, prevede una prima fase, illustrata in figura la, consistente nell’esecuzione di un prescavo 10 delimitato da pareti verticali 11, e da un fondo piano 12 di profondità sostanzialmente pari alla quota "a" di copertura in modo che il piano di detto fondo risulti tangente al tubo T in corrispondenza del suo diametro verticale. Il prescavo 10 può essere fatto con mezzi tradizionali quali pale meccaniche a scarico laterale, scavatori a benna e simili ma, preferibilmente, viene eseguito con apparecchiature scavafossi, cosidetti trencher, del tipo a cingolo largo; la larghezza L di tale prescavo essendo compresa tra due e quattro volte il diametro del tubo T, tipicamente pari a circa tre volte il diametro del tubo.

A partire dal fondo 12 del prescavo viene eseguita la seconda fase di lavorazione, illustrata in figura lb e consistente nello scavo di due trincee 13 disposte lateralmente al tubo T ed aventi andamento inclinato convergente verso il basso. Le pareti interne 14 di tali trincee si estendono adiacenti al tubo T (si veda anche fig. 4) e vengono proseguite per una profondità maggiore della quota stabilita per il piano di scavo finale 15 sotto il tubo T in modo da creare due canali laterali 16 di adeguata capacità.

Nella zona sottostante il tubo T risulta delimitato, tra il piano 15 ed 1 tubo T, un diaframma 18 separante le trincee 13. Nella successiva ed ultima fase dello scavo, illustrata in figura le, il diaframma 18 viene asportato per fresatura, come meglio risulterà nel seguito, ed il materiale di risulta viene scaricato nei canali 16 che vengono colmati fino alla quota del piano finale 15 di scavo.

Naturalmente la profondità e la larghezza dei canali 16, e perciò la loro capacità, è scelta in modo da poter ricevere il materiale di risulta del diaframma 18 senza eccedenze rispetto al suddetto piano 15. A tratti di distanza prestabilita vengono lasciate in sito porzioni di diaframma 18 le quali fungono da sostegni per il tubo T ed hanno, a questo scopo, estensione assiale adeguata, tipicamente compresa tra 1 e 2 metri lineari .

Nella figura 2 è illustrata un'apparecchiatura per l'esecuzione del procedimento di scavo delle figure la-lb ed lc. L’apparecchiatura suddetta, indicata nel suo complesso con 20, è di tipo integrale ed è sostanzialmente costituita da un'unità semovente cingolata 21 atta a spostarsi sul fondo 12 del prescavo 10 in asse con la tubazione da dissotterrare. All'unità 21 sono associati due gruppi scavafossi, o trencher, 22 ciascuno formato da un cingolo 23 dotato di lame 24 scavatrici e rinviato da pignoni di estremità 25-26 uno dei quali è mosso da un motore idraulico 27 (fìg.4) . I trencher 22, orientabili nel piano verticale a mezzo di corrispondenti martinetti idraulici 28 (fig.4), scavano le due trincee laterali 13 con le modalità sopra descritte e depositano, a mezzo di scarichi orientati 29, il terreno di risulta ai lati del prescavo 10, ovvero, se richiesto, su convogliatori di evacuazione posti a lato di detto prescavo e non disegnati in figura .

All'unità 21 è pure associata, sopportata da un albero 30 situato posteriormente alla macchina stessa, una fresa cilindrica 31 ad asse orizzontale e a doppia elica rispettivamente sinistrorsa 31a e destrorsa 31b. La fresa 31 è mossa in rotazione da un motore idraulico 32 coassiale alla e contenuto nella fresa stessa. L'albero 30 si estende su un lato della macchina 21 e affonda con la sua parte terminale all'interno di una delle trincee 13. Esso è provvisto di una porzione superiore fissa 30a preferibilmente dotata di rulli dì sostegno 36 di materiale elastomero i quali rotolano sulla parte superiore della tubazione T; detti rulli essendo profilati conici a scopo di ritegno trasversale dell’albero 30. Alla porzione 30a dell’albero è articolata una porzione verticale inferiore girevole 30b recante il motore 32 collegata a quella fissa per mezzo di una ralla dentata 33, o simile, e soggetta all'azione di un organo di movimentazione, per esempio un motoriduttore 34, provvisto di un pignone cooperante con la dentatura della ralla, in grado di far compiere alla fresa 31 uno spostamento angolare di almeno 90° intorno all'asse di rotazione della porzione verticale 30b dell'albero.

Conseguentemente la fresa 31 può assumere una posizione non operativa (fig.2) nella quale il suo asse di rotazione è parallelo all'asse del tubo T ed una posizione operativa (fig.3) nella quale il suo asse è perpendicolare all'asse del tubo T.

La posizione ruotata non operativa viene utilizzata per calare la fresa 31 nella trincea 13 o per interrompere la fresatura del diaframma 18 allo scopo di creare le porzioni di sostegno del tubo T. Nella posizione operativa, ruotata di 90° rispetto alla precedente, la fresa 31 è disposta perpendicolare al tubo per asportare il diaframma 18 e creare il piano finale 15 dello scavo.

Come chiaramente mostrato nelle figure 3 e 4, in tale posizione operativa la fresa 31 risulta, preferibilmente, tangente o sostanzialmente tangente alla parte inferiore del tubo in corrispondenza del suo diametro verticale così che il diametro della fresa determina la quota del piano finale 15 e l'altezza "h" della luce compresa tra la parte inferiore del tubo e detto piano finale; essendo tipicamente "h" compresa tra 0,7 e 1,2 metri.

La macchina sopra descritta è dotata di sensori di prossimità (non disegnati) che regolano in continuo la distanza tra le lame dei trencher 22 ed il tubo T per evitare danneggiamenti a quest'ultimo, nochè di sistemi di allarme e arresto marcia atti ad intervenire per bloccare l'unità 20 se la stessa si sposta oltre prefissati limiti, comunque oltre il campo di regolazione automatica delle lame dei trencher , rispetto alla mezzeria del tubo T.

Secondo una variante costruttiva, vantaggiosa per dissotterrare tubi di diametro minore, l'apparecchiatura è formata da due unità semoventi cingolate una delle quali (non disegnata) , simile all'unità 21 già descrìtta, è dotata dei soli gruppi trencher 22 per scavare le trincee 13 e l'altra del solo albero 30 con relativa fresa 31 per l'asportazione del diaframma 18. La seconda unità semovente illustrata nelle figure 5 e 6, la quale segue in ordine di avanzamento la prima, può essere costituita da un semplice trattore il quale può muoversi anche a lato del prescavo 10.

Le figure mostrano che l'albero 30, che in questo caso si estende verticalmente per un'altezza maggiore di circa 1,5 metri rispetto all’albero dell’apparecchiatura di figura 2, è anch’esso sostenuto da rulli 36, o in alternativa da cingoli, di materiale elastomero che rotolano a contatto del tubo T e di una porzione terminale girevole 30b che consente alla fresa 31 di assumere la posizione non operativa di fig. 5 o quella operativa di fig. 6.

Naturalmente, fermo restando il principio del trovato, i particolari di esecuzione del procedimento e le forme di attuazione dell'apparecchiatura, potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto descritto ed illustrato a titolo di esempio non limitativo, senza per questo uscire dall'ambito dell'invenzione.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI 1) - Procedimento di scavo per l'acceso a scopo di manutenzione e/o riparazione, a tubi interrati di oleodotti, gasdotti e simili, caratterizzato dal fatto che comprende le seguenti fasi operative: - esecuzione, lungo la tubazione, di un prescavo (10) delimitato da pareti verticali (11) e da un fondo piano (12) di profondità tale da risultare sostanzialmente tangente alla parte superiore della tubazione stessa, - esecuzione, a partire dal fondo (12) del prescavo, di una coppia di trincee laterali (13) disposte adiacenti ai fianchi della tubazione (T), convergenti verso il basso ed estendentisi per una profondità maggiore della quota stabilita per il piano finale di scavo (15) sottostante la tubazione, allo scopo di creare rispettivi canali laterali (16) di raccolta; le due trincee essendo separate nella zona sottostante la tubazione, da un diaframma continuo (18) , - asportazione per fresatura del diaframma (18) di separazione delle trincee (13) nella zona sottostante la tubazione (T), scarico del corrispondente materiale di risulta nei canali laterali di raccolta (16) e formazione di una luce di altezza prefissata (h) nella detta zona sottostante la tubazione; i canali essendo colmati con il materiale di risulta sino alla quota del piano finale (15) di scavo. 2) - Procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui la fase di asportatone per fresatura del diaframma (18) compreso tra le due trincee laterali (13) è interrotta a tratti di distanza prestabilita allo scopo di lasciare in sito porzioni di diaframma (18) aventi funzione di sostegni per la tubazione (T) . 3) - Procedimento secondo le rivendicazioni 1 e 2, caratterizzato dal fatto che la larghezza del prescavo (10) è compresa tra due e quattro volte il diametro della tubazione (T) ed è tipicamente pari a tre volte detto diametro. 4) - Procedimento secondo le rivendicazioni 1 a 4, caratterizzato dal fatto che la capacità dei canali laterali di raccolta (16) è scelta in modo da consentire a detti canali di contenere il materiale di risulta del diaframma (18) sottostante la tubazione (T) senza eccedenze rispetto alla quota del piano finale di scavo (15) . 5) - Procedimento secondo la rivendicazione 1, ed una qualunque delle rivendicazioni 2 a 4, caratterizzato dal fatto che le fasi di scavo delle trincee (13) e di asportazione del diaframma (18) sono eseguite contemporaneamente da un’unica apparecchiatura semovente la quale si sposta sul fondo del prescavo (10) . 6) - Procedimento secondo la rivendicazione 1, ed una qualunque delle rivendicazioni 2 a 4, caratterizzato dal fatto che le fasi di scavo delle trincee (13) e di asportazione del diaframma (18) sono eseguite in successione da rispettive apparecchiature semoventi dedicate; l'apparecchiatura di scavo delle trincee precedendo quella di asportazione del diaframma. 7) - Apparecchiatura di scavo per l'esecuzione del procedimento di scavo secondo le rivendicazioni 1 a 5, caratterizzata dal fatto che è costituita da un'unità cingolata semovente (21) atta a spostarsi sul fondo (12) del prescavo (10) in asse con la tubazione (T) e comprendente due gruppi scavatori, o trencher, a lame (22) , mossi da un motore idraulico, ed atti ciascuno ad eseguire lo scavo di una corrispondente trincea (13) adiacente lateralmente alla tubazione (T) , un albero (30) sopportato posteriormente dalla macchina e dotato di un'estremità verticale inferiore (30b) girevole intorno al proprio asse verticale e soggetta ad un organo di movimentazione (34), ed una fresa (31) a doppia elica, portata dalla detta estremità inferiore girevole (30b) dell'albero (30), ed atta ad assumere una posizione operativa ed una posizione non operativa reciprocamente spaziate di 90° . 8) - Apparecchiatura di scavo secondo la rivendicazione 7, caratterizzata dal fatto che la fresa (31) è mossa in rotazione da un motore idraulico (32) vincolato all'estremità girevole verticale (30b) dell'albero (30) ed è disposta con l’asse di rotazione orizzontale. 9) - Apparecchiatura secondo le rivendicazioni 7 ed 8, caratterizzata dal fatto che la fresa (31), nella posizione operativa, è disposta con il proprio asse di rotazione perpendicolare all'asse della tubazione per asportare il diaframma (18) sottostante la tubazione stessa e nella posizione non operativa è disposta con il proprio asse parallelo all'asse della tubazione; la posizione non operativa essendo utilizzata per calare la fresa nella trincea laterale (13) e per interrompere l'asportazione del detto diaframma (18) , a scopo di creazione di supporti per la tubazione. 10) - Apparecchiatura secondo le rivendicazioni 7 a 9, caratterizzata dal fatto che il diametro della fresa (31) è scelto sostanzialmente pari all’altezza (h) della luce di scavo sottostante la tubazione; la fresa essendo, in fase operativa, sostanzialmente tangente alla parte inferiore della tubazione stessa. 11) - Apparecchiatura secondo le rivendicazioni 7 a 10, caratterizzata dal fatto che la fresa (31) è dotata di una porzione di elica sinistrorsa (31a) e di una porzione di elica destrorsa (31b) . 12) - Apparecchiatura secondo la rivendicazione 7, caratterizzata dal fatto che detti gruppi trencher (22) comprendono ciascuno, un cingolo (23) rinviato da pignoni di estremità (25-26) e dotato di lame scavatrici (24) . 13) - Apparecchiatura secondo la rivendicazione 12, caratterizzata dal fatto che detti gruppi trencher (22) sono orientabili nel piano verticale per mezzo di corrispondenti martinetti idraulici (28) . 14) - Apparecchiatura secondo la rivendicazione 7, caratterizzata dal fatto che la porzione non girevole dell'albero (30) di supporto della fresa (31) è dotata di rulli di sostegno (36) di materiale elastomero che rotolano sulla parte superiore della tubazione; detti rulli essendo a profilo conico a scopo di ritegno trasversale dell'albero (30) . 15) - Apparecchiatura di scavo per l'esecuzione del procedimento di scavo secondo le rivendicazioni 1 a 4 e 6, caratterizzata dal fatto che è formata da una prima ed una seconda unità semoventi cingolate, la prima dotata di due gruppi trencher (22) atti a scavare le trincee laterali (13) , la seconda dotata di un albero (30) per il sostegno di una fresa (31) atta a produrre l'asportazione del diaframma (18) sottostante la tubazione e separante le trincee laterali e dal fatto che la seconda unità semovente segue la prima in ordine dì avanzamento.