ITMI20110676A1 - O-ring gocciolante per raccordi a pressione fra tubi - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

Annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo

“O-RING GOCCIOLANTE PER RACCORDI A PRESSIONE FRA TUBIâ€

La presente invenzione ha per oggetto una guarnizione ad anello, nota anche con il termine Inglese “O-ring†, del tipo utilizzato per realizzare una tenuta in corrispondenza del collegamento di tubi eseguito per pressatura.

Come à ̈ noto le giunzioni per pressatura o “press fitting†sono usate per collegare in modo permanente i tubi. A tale scopo, l’estremità di un tubo viene inserita in quella del tubo da collegare e chiusa sulla stessa con un opportuno attrezzo in grado di deformare plasticamente e permanentemente le estremità. Tra una superficie radialmente esterna del tubo interno e una superficie radialmente interna del tubo esterno à ̈ collocata una guarnizione anulare o O-ring che, quando i due tubi sono serrati, impedisce la fuoriuscita del fluido (liquido o gas) che scorre nei tubi stessi.

Sono note guarnizioni anulari che prima di eseguire la pressatura del raccordo delimitano un passaggio tale da permettere il trafilamento del fluido che scorre nei tubi mentre una volta eseguita la pressatura sono deformate in modo tale da garantirne la tenuta. Il citato passaggio e il conseguente trafilamento hanno lo scopo di evidenziare durante il collaudo dell’impianto la mancata pressatura di eventuali giunzioni. Proprio a causa di questa funzione, tali guarnizioni anulari sono anche note come “O-ring gocciolanti†.

Ad esempio, il documento noto EP0985113 illustra un raccordo a pressione per la realizzazione di un collegamento fisso a tenuta tra tubi, il quale presenta un tratto che accoglie un elemento di tenuta torico. L’elemento di tenuta torico presenta almeno un tratto dotato di una sezione trasversale che si discosta dalla sezione trasversale iniziale e presenta una rientranza rivolta al tubo interno e una bombatura laterale. La rientranza forma un’apertura di passaggio in direzione assiale.

Il documento noto EP1555473 illustra un O-ring provvisto di una sezione trapezoidale e di almeno un punto la cui sezione ha la forma di un esagono irregolare e delimita un recesso del proprio profilo interno.

Il documento noto EP1847753 illustra un raccordo a pressione provvisto di un anello di tenuta da inserire in un alloggiamento del raccordo. L’anello di tenuta presenta una prima porzione che coincide con la maggior parte del proprio sviluppo circonferenziale ed à ̈ provvista di una sezione circolare e una seconda porzione che devia dalla sezione circolare e definisce una rientranza rivolta al tubo interno e una adiacente escrescenza.

La Richiedente ha osservato che gli O-ring di tipo noto sopra citati presentano zone con sagome molto particolari che si discostano parecchio dalla sezione costante del loro restante sviluppo circonferenziale. La realizzazione di tali forme risulta pertanto difficoltosa e costosa e può dare origine alla produzione di una percentuale elevata di pezzi non rispondenti alle misure/forme di progetto che sono pertanto da scartare.

Inoltre, proprio a causa del difficile controllo della forma esatta, à ̈ possibile che anche dopo la pressatura della giunzione la guarnizione perda proprio in corrispondenza di tali zone. Infatti, gli strumenti utilizzati per pressare le giunzioni non consentono una pressatura distribuita in modo omogeneo su tutto il perimetro circolare ma bensì per segmenti. In alcuni punti le guarnizioni sono meno schiacciate che in altri. Le zone delle guarnizioni note provviste di sagoma molto diversa dal loro restante sviluppo circonferenziale sono quelle più a rischio di scarsa compressione e di possibili perdite, specialmente con l’invecchiamento della guarnizione e la conseguente perdita di elasticità.

Scopo della presente invenzione à ̈ quello di proporre un O-ring gocciolante per il collegamento di tubi per pressatura che sia strutturalmente semplice, che sia di facile e veloce realizzazione e riproducibile in serie. E’ anche scopo della presente invenzione proporre un O-ring gocciolante che prima della pressatura perda in una pluralità di punti anche a basse pressioni (tipicamente 1 bar-6 bar), in modo da evidenziare durante il collaudo (prova che può essere effettuata sia con liquidi che con aeriformi) eventuali giunzioni non pressate, e contemporaneamente assicuri la tenuta dopo la pressatura alle pressioni di esercizio (tipicamente da 3 bar assoluti fino a 16 bar) del fluido contenuto nei tubi. E’ inoltre scopo della presente invenzione proporre un O-ring gocciolante che durante la pressatura si comporti il più possibile come una guarnizione anulare tradizionale non gocciolante (toro a sezione costante). Questi scopi ed altri ancora sono raggiunti da un O-ring gocciolante di forma poligonale costituito da una successione di porzioni cilindriche ad asse rettilineo collegate in corrispondenza di spigoli.

In particolare, secondo un primo aspetto la presente invenzione riguarda un O-ring gocciolante per raccordi a pressione fra tubi, comprendente una successione di porzioni cilindriche ad asse rettilineo e sezione costante disposte ad anello; in cui le porzioni cilindriche adiacenti delimitano tra loro, in corrispondenza di un perimetro radialmente interno dell’O-ring, spigoli concavi.

Tali spigoli concavi sono preferibilmente vivi, ovvero non presentano raggi di raccordo (compatibilmente con i limiti dimensionali dovuti allo stampaggio). Secondo varianti realizzative, tali spigoli concavi radialmente interni presentano un raggio di raccordo minore di o uguale a circa 15mm, preferibilmente minore di o uguale a circa 10mm.

In accordo con un secondo aspetto, la presente invenzione riguarda un raccordo a pressione fra tubi, comprendente: un primo tubo presentante una prima estremità radialmente interna; un secondo tubo presentante una seconda estremità radialmente esterna; in cui la prima e la seconda estremità sono atte ad essere pressate una contro l’altra e deformate radialmente e plasticamente per ottenere una giunzione a tenuta; in cui il raccordo comprende un O-ring gocciolante secondo la presente invenzione disposto in posizione radialmente intermedia tra la prima e la seconda estremità e atto ad essere deformato durante la pressatura di dette estremità.

In accordo con un terzo aspetto, la presente invenzione riguarda un metodo di pressatura di tubi, comprendente: approntare un primo tubo presentante una prima estremità; approntare un secondo tubo presentante una seconda estremità; inserire la prima estremità nella seconda estremità disponendo un O-ring gocciolante secondo la presente invenzione in posizione radialmente intermedia tra la prima e la seconda estremità; pressare una contro l’altra e deformare radialmente e plasticamente la prima estremità e la seconda estremità per ottenere una giunzione a tenuta; in cui prima della pressatura l’O-ring presenta una sagoma poligonale sostanzialmente indeformata che lascia trafilare fluido contenuto nei tubi; in cui dopo la pressatura l’O-ring presenta una sagoma deformata torica e realizza una tenuta contro una superficie radialmente esterna della prima estremità e contro una superficie radialmente interna della seconda estremità.

La Richiedente ha verificato che la sagoma poligonale dell’O-ring come rivendicata garantisce il trafilamento di fluido attraverso una pluralità di passaggi delimitati tra l’O-ring indeformato e il tubo interno. La sagoma poligonale però non si discosta molto dagli O-ring torici circolari a sezione costante (tradizionali e non gocciolanti) tanto che, dopo la pressatura, il comportamento dell’O-ring della presente invenzione à ̈ analogo a quello degli agli O-ring tradizionali e garantisce pertanto una tenuta paragonabile e sicura. La presente invenzione, in almeno uno dei suddetti aspetti, può inoltre presentare una o più delle caratteristiche preferite che qui di seguito sono descritte.

Preferibilmente, le porzioni cilindriche adiacenti delimitano tra loro, in corrispondenza di un perimetro radialmente esterno dell’O-ring, spigoli convessi. Il trafilamento di fluido può avvenire pertanto anche attraverso una pluralità di passaggi delimitati tra l’O-ring indeformato e il tubo esterno.

Tali spigoli convessi sono preferibilmente vivi, ovvero non presentano raggi di raccordo (compatibilmente con i limiti dimensionali dovuti allo stampaggio). Secondo varianti realizzative, tali spigoli convessi radialmente esterni presentano un raggio di raccordo minore di o uguale a circa 10mm, preferibilmente minore di o uguale a circa 2mm.

Preferibilmente, gli spigoli concavi e/o gli spigoli convessi sono tra loro tutti uguali e le porzioni cilindriche presentano tutte la medesima lunghezza. In tale situazione, le porzioni cilindriche rettilinee adiacenti sono giuntate in corrispondenza di spigoli a sviluppo ellittico e gli spigoli concavi e convessi sono parte di detti spigoli a sviluppo ellittico. Gli spigoli ellittici giacciono in piani contenenti l’asse di rotazione dell’O-ring. Inoltre, preferibilmente, le porzioni cilindriche presentano una sezione circolare. Ne deriva che l’O-ring dell’invenzione à ̈ sostanzialmente circolare e presenta una sagoma molto vicina a quella degli O-ring tradizionali sopra citati, con i vantaggi che ne conseguono (già descritti) più evidenti.

Preferibilmente, ogni asse rettilineo di una porzione cilindrica delimita con l’asse rettilineo di una porzione cilindrica adiacente un angolo compreso tra circa 125° e circa 170°.

Il numero delle porzioni cilindriche à ̈ preferibilmente compreso tra 7 e 31. Il numero delle porzioni e i valori degli angoli vengono scelti in base al diametro dell’O-ring.

Inoltre, preferibilmente la distanza radiale “r†, misurata in un piano equatoriale dell’O-ring, tra ogni spigolo concavo e la circonferenza inscritta nell’O-ring à ̈ compresa tra circa 0,05 mm e 1 mm.

Tali valori assicurano che senza la pressatura del raccordo e a pressioni di collaudo del fluido, tale raccordo perda.

Preferibilmente, detto O-ring à ̈ realizzato in gomma sintetica, preferibilmente EPDM (Ethylene-Propylene Diene Monomer). Tale materiale presenta buone proprietà meccaniche, tra cui in modo particolare il “compression set†fino a 150°C, con ottima compatibilità chimica al contatto con acqua e vapore fino alla temperatura di 130°C, ed à ̈ un materiale estremamente "pulito" a livello di formulazione chimica, ovvero contenente ingredienti tali da poter conseguire tutte le principali certificazioni a livello mondiale per il settore dell'acqua potabile. Alternativamente, altre gomme che possono essere utilizzati sono: CIIR, HNBR, FPM.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi appariranno maggiormente dalla descrizione dettagliata di forme preferite, ma non esclusive, di un O-ring gocciolante per raccordi a pressione fra tubi, di un raccordo a pressione fra tubi e di un metodo di pressatura di tubi secondo con la presente invenzione.

Tale descrizione verrà esposta qui di seguito con riferimento agli uniti disegni, forniti a solo scopo indicativo e, pertanto, non limitativo, nei quali:

- la figura 1 mostra una vista prospettica di un O-ring gocciolante secondo la presente invenzione; - la figura 2 mostra una vista in pianta dell’O-ring gocciolante di figura 1; e

- la figura 3 mostra una vista laterale dell’O-ring gocciolante di figura 1.

Con riferimento alle figure allegate, un O-ring gocciolante secondo la presente invenzione à ̈ indicato con il numero di riferimento 1. L’O-ring 1, realizzato preferibilmente per stampaggio in EPDM, presenta una sagoma poligonale sostanzialmente circolare definita da una pluralità di porzioni cilindriche 2 ad asse rettilineo “X-X†disposte consecutivamente una dopo l’altra a formare un anello. Gli assi rettilinei “X-X†giacciono tutti in un medesimo piano e il poligono da essi definito à ̈ regolare (equilatero e equiangolo).

Ogni porzione cilindriche 2 presenta in una sezione retta (perpendicolare al proprio asse rettilineo “X-X†) una sagoma circolare e risulta collegata alla due porzioni 2 adiacenti in corrispondenza di rispettive linee o spigoli ellittici 3.

Ne consegue che in corrispondenza di un perimetro radialmente interno dell’O-ring, visibile chiaramente nella figura 2, gli spigoli ellittici 3 definiscono spigoli concavi 4 affacciati verso l’asse di rotazione “Z-Z†dell’O-ring e in corrispondenza di un perimetro radialmente esterno dell’O-ring, visibile ancora nella figura 2, gli spigoli ellittici 3 definiscono spigoli convessi 5.

Nella forma realizzativa non limitativa rappresentata nelle figure, l’O-ring 1 presenta quindici porzioni cilindriche 2, con un diametro interno “d†(inteso come diametro della circonferenza tangente alle porzioni cilindriche 2 in corrispondenza del citato perimetro radialmente interno dell’O-ring) di 15mm e con un diametro massimo radialmente esterno “D†di 20,47mm. Ne consegue che ogni angolo “ †delimitato da due assi rettilinei “X-X†adiacenti e coincidente con l’angolo delimitato in corrispondenza di ogni spigolo concavo 4 à ̈ di 154°. Inoltre, la distanza radiale “r†, misurata in un piano equatoriale dell’O-ring, tra ogni spigolo concavo 4 e la circonferenza inscritta nell’O-ring à ̈ di 0,17mm.

In accordo con una serie di varianti realizzative non illustrate, l’O-ring secondo l’invenzione presenta un diametro interno di 12mm, 15mm, 18mm, 22mm, 28mm, 35mm, 42mm, 54mm, 76.1mm, 88.9mm, 108mm, un numero di porzioni cilindriche 2 scelto in base al diametro interno e un conseguente valore degli angoli “ †e delle distanze radiali “d†.

L’O-ring gocciolante 1 oggetto dell’invenzione può essere utilizzato in raccordi a pressione di tipo di per sé noto come, ad esempio, quello descritto nel documento EP1847753.

Un raccordo a pressione, noto e non illustrato, comprende un primo tubo con una prima estremità tubolare femmina destinata ad accogliere una seconda estremità tubolare maschio di un secondo tubo. In modo di per sé noto, l’estremità femmina e l’estremità maschio sono atte ad essere pressate una contro l’altra e deformate plasticamente, per ottenere il collegamento tra i due elementi e la tenuta della giunzione da essi formata. L’estremità tubolare femmina presenta almeno una zona a deformazione plastica radiale. Con zona a deformazione plastica radiale si intende una zona atta a chiudersi radialmente e plasticamente sull’estremità maschio, sotto l’azione di idonei mezzi di serraggio di tipo di per sé noti e pertanto non illustrati né descritti nel dettaglio. I mezzi di serraggio, definiti ad esempio da una coppia di ganasce ad attuazione idraulica o elettrica o meccanica oppure da un bracciale a più settori, esercitano una pressione diretta radialmente attorno alle due estremità e provocano la contrazione plastica dell’estremità femmina che preme e deforma l’estremità maschio.

Preferibilmente, la zona a deformazione plastica radiale dell’estremità femmina presenta almeno un rigonfiamento anulare radialmente esterno, il quale rigonfiamento anulare delimita una corrispondente scanalatura anulare radialmente interna, ovvero affacciata su una superficie interna della zona a deformazione radiale. La scanalatura alloggia l’O-ring gocciolante 1 secondo l’invenzione.

In uso, l’O-ring gocciolante à ̈ alloggiato nella scanalatura anulare e, successivamente, la seconda estremità viene inserita nella prima estremità in modo che l’O-ring rimanga radialmente interposto tra le due estremità. In tale situazione, le due estremità non sono ancora deformate.

Una superficie radialmente esterna della seconda estremità giace a contatto con una pluralità di zone del perimetro radialmente interno dell’O-ring 1 interposte tra gli spigoli concavo 4. Tali spigoli concavi 4 rimangono invece distanziati dalla superficie radialmente esterna della seconda estremità e in corrispondenza delle fessure così delimitate il fluido (liquido o gas) à ̈ libero di passare.

Una superficie radialmente interna della prima estremità giace a contatto con la pluralità di spigoli convessi 5 mentre le zone del perimetro radialmente esterno dell’O-ring 1 interposte tra gli spigoli convessi 5 rimangono distanziate dalla superficie radialmente interna della prima estremità e in corrispondenza delle fessure così delimitate il fluido à ̈ libero di passare.

A seguito della pressatura, l’O-ring rimane schiacciato tra il rigonfiamento anulare e la superficie radialmente esterna della seconda estremità ed aderisce perfettamente ad entrambe, in modo da assicurare la tenuta.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. O-ring gocciolante per raccordi a pressione fra tubi, comprendente una successione di porzioni cilindriche (2) ad asse rettilineo (X-X) e sezione costante disposte ad anello; in cui le porzioni cilindriche (2) adiacenti delimitano tra loro, in corrispondenza di un perimetro radialmente interno dell’O-ring, spigoli concavi (4).
2. 2. O-ring secondo la rivendicazione 1, in cui le porzioni cilindriche (2) adiacenti delimitano tra loro, in corrispondenza di un perimetro radialmente esterno dell’O-ring, spigoli convessi (5).
3. 3. O-ring secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui gli spigoli concavi (4) e/o gli spigoli convessi (5) sono tra loro tutti uguali.
4. 4. O-ring secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui le porzioni cilindriche (2) presentano tutte la medesima lunghezza.
5. 5. O-ring secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui ogni asse rettilineo (X-X) di una porzione cilindrica (2) delimita con l’asse rettilineo (X-X) di una porzione cilindrica (2) adiacente un angolo ( ) compreso tra circa 125° e circa 170°.
6. 6. O-ring secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui una distanza radiale (r), misurata in un piano equatoriale dell’O-ring, tra ogni spigolo concavo (4) e una circonferenza inscritta nell’O-ring à ̈ compresa tra circa 0,05 mm e circa 1 mm.
7. 7. O-ring secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui le porzioni cilindriche (2) presentano una sezione circolare.
8. 8. O-ring secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detto O-ring à ̈ realizzato in gomma sintetica, preferibilmente EPDM.
9. 9. Raccordo a pressione fra tubi, comprendente: un primo tubo presentante una prima estremità radialmente interna; un secondo tubo presentante una seconda estremità radialmente esterna; in cui la prima e la seconda estremità sono atte ad essere pressate una contro l’altra e deformate radialmente e plasticamente per ottenere una giunzione a tenuta; in cui il raccordo comprende un O-ring gocciolante (1) secondo almeno una delle rivendicazioni da 1 a 8 disposto in posizione radialmente intermedia tra la prima e la seconda estremità e atto ad essere deformato durante la pressatura di dette estremità.
10. 10. Metodo di pressatura di tubi, comprendente: approntare un primo tubo presentante una prima estremità; approntare un secondo tubo presentante una seconda estremità; inserire la prima estremità nella seconda estremità disponendo un O-ring gocciolante (1) secondo almeno una delle rivendicazioni da 1 a 8 in posizione radialmente intermedia tra la prima e la seconda estremità; pressare una contro l’altra e deformare radialmente e plasticamente la prima estremità e la seconda estremità per ottenere una giunzione a tenuta; in cui, prima della pressatura, l’O-ring (1) presenta una sagoma poligonale sostanzialmente indeformata che lascia trafilare fluido contenuto nei tubi; in cui, dopo la pressatura, l’O-ring (1) presenta una sagoma deformata torica e realizza una tenuta contro una superficie radialmente esterna della prima estremità e contro una superficie radialmente interna della seconda estremità.