ITMI20101671A1

ITMI20101671A1 - Tubo per il trasferimento di un fluido a porzione(i) corrugata(e) e suo procedimento di fabbricazione

Info

Publication number: ITMI20101671A1
Application number: IT001671A
Authority: IT
Inventors: Luciano Bertero; Romain Jeanson; Mario Robasto; Claudio Romaro
Original assignee: Hutchinson Srl
Priority date: 2010-09-14
Filing date: 2010-09-14
Publication date: 2012-03-15
Also published as: US8991438B2; IT1401929B1; EP2428716B1; US20120085454A1; ES2592260T3; PL2428716T3; EP2428716A1

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione avente per TITOLO:

â€œTubo per il trasferimento di un fluido a porzione(i) corrugata(e) e suo procedimento di fabbricazioneâ€

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un tubo di trasferimento di fluido in particolare per il caricamento di un circuito di raffreddamento di un autoveicolo, questo tubo comprendendo almeno una porzione curvabile corrugata, e un procedimento di fabbricazione di questo tubo. L'invenzione si applica in generale a dei tubi curvabili realizzati in almeno un materiale termoplastico e capaci di trasferire qualunque fluido liquido (acqua o un liquido di raffreddamento per un motore termico) o fluido gassoso (ad esempio aria).

In modo noto, i costruttori di automobili impongono che i tubi di caricamento di un circuito di raffreddamento sopportino delle oscillazioni nelle tre direzioni nonchÃ ̈ delle vibrazioni, il che Ã ̈ ottenuto con la presenza di ondulazioni o corrugazioni definenti dei rilievi e delle incavature sulla faccia esterna di questi tubi, i quali sono realizzati tradizionalmente in gomma per motivi di flessibilitÃ in risposta alle oscillazioni, nonchÃ ̈ di tenuta al fluido trasportato e alla sua temperatura e pressione di circolazione.

Di recente e sopratutto per motivi economici si Ã ̈ cercato di realizzare questi tubi corrugati in materiali termoplastici per le sue zone fisse rispetto alle oscillazioni, conservando contemporaneamente la gomma per le zone sottoposte a queste oscillazioni anche interamente in uno o piÃ¹ materiali termoplastici allo scopo di ridurre ulteriormente il loro costo di fabbricazione.

Per esempio, si puÃ² citare il documento US-A-6 021 816 per la descrizione di un tale tubo corrugato interamente termoplastico, i cui rilievi a forma di anelli presentano contorni complessivamente arrotondati di tipo ellittico, ovale o circolare, con spostamenti angolari tra questi rilievi.

Un inconveniente principale dei tubi termoplastici corrugati noti sta in queste geometrie arrotondate per i contorni di questi rilievi anulari che, sebbene favoriscano la flessibilitÃ del tubo per le sue oscillazioni hanno l'effetto indesiderato di portare ad un appiattimento e dunque ad un allungamento di questi rilievi nella direzione assiale del tubo per via delle temperature e/o pressioni elevate di funzionamento.

Uno scopo della presente invenzione Ã ̈ quello di proporre un tubo di trasferimento di fluido, in particolare per il caricamento di un circuito di raffreddamento di un motore termico di autoveicolo che permetta di rimediare a questi inconvenienti, questo tubo comprendendo almeno una porzione curvabile corrugata monostrato o multistrato a base di almeno un materiale termoplastico, e che comprende una successione di rilievi radiali distanziati assialmente in modo da formare tra loro delle incavature, ciascun rilievo presentando due zone frontali unite tra loro da una zona intermedia.

A questo scopo, un tubo secondo l'invenzione Ã ̈ tale per cui le zone frontali di ciascun rilievo presentano ciascuna uno stesso contorno complessivamente poligonale definente almeno tre spezzoni diritti collegati tra loro da spezzoni arrotondati e convessi, i contorni di questi rilievi successivi essendo atti a consentire l'estrazione dallo stampo di detta almeno una porzione corrugata di due gusci semicilindrici di uno stampo secondo un unico piano di estrazione dallo stampo assiale.

Con l'espressione "complessivamente poligonale" si intende nella presente descrizione un contorno in cui gli spezzoni diritti presentano una lunghezza superiore a quella degli spezzoni arrotondati.

Si noterÃ che questi spezzoni diritti associati a questi spezzoni arrotondati per ciascun rilievo permettono di assicurare un compromesso soddisfacente tra da una parte la flessibilitÃ del tubo nella sua o nelle sue porzioni curvate sottoposte ad oscillazioni grazie alla presenza di questi spezzoni arrotondati e dall'altra parte una resistenza efficace all'allungamento dei rilievi nella direzione assiale del tubo grazie a questi spezzoni diritti contrariamente ai rilievi complessivamente arrotondati della tecnica anteriore che sono la sede di allungamenti assiali.

In base ad un'altra caratteristica dell'invenzione relativa a detta o a ciascuna porzione corrugata i contorni rispettivi di detti rilievi sono identici e spostati angolarmente da un rilievo all'altro.

Si noterÃ che la condizione essenziale summenzionata per ciascun contorno, che Ã ̈ di consentire l'estrazione dallo stampo del tubo secondo l'unico piano di estrazione dallo stampo tra i due gusci identici dello stampo, implica che i contorni rispettivi dei rilievi siano asimmetrici.

Secondo un'altra caratteristica dell'invenzione, il contorno di ciascun rilievo puÃ² definire sostanzialmente un poligono regolare convesso a n lati (n numero intero uguale o superiore a 3) e a n vertici tronchi formati da detti spezzoni arrotondati, e i rilievi si succedono allora in alternanza secondo un medesimo spostamento angolare di ï °/n radianti definendo due posizioni angolari per i poligoni dell'insieme di questi rilievi.

Si noterÃ cosÃ¬ che uno spostamento angolare tra due rilievi consecutivi corrispondenti ad un angolo diverso da ï °/n radianti, per esempio ï °/8 radianti per un poligono regolare tronco diverso da un ottagono non Ã ̈ utilizzabile per realizzare la o ciascuna porzione corrugata di un tubo secondo l'invenzione mediante stampaggio per mezzo di estrusione-soffiatura di almeno un plastomero e/o elastomero termoplastico di un estrusore verso uno stampo a due gusci semicilindrici mobili, questi gusci definendo un piano di estrazione dallo stampo assiale per il tubo.

Preferibilmente questo contorno a forma di poligono regolare tronco Ã ̈ scelto in modo che n sia compreso tra 3 e 8 inclusi, cioÃ ̈ un contorno a forma di triangolo equilatero, di quadrato, di pentagono, di esagono, di ettagono o di ottagono regolari.

Come indicato in precedenza questi vertici tronchi assicurano la flessibilitÃ della o di ciascuna porzione corrugata mentre i lati di ciascun poligono cosÃ¬ tronco permettono di ridurre al minimo l'allungamento assiale dei rilievi dopo una durata di utilizzo data.

Preferibilmente, i contorni di detti rilievi presentano ciascuno un numero n pari di lati essendo ad esempio dei quadrati tronchi sfalsati in alternanza secondo un angolo di ï °/4 radianti oppure esagoni regolari tronchi sfalsati secondo un angolo di ï °/6 radianti.

Si noterÃ che questi poligoni a numero pari di lati permettono vantaggiosamente di facilitare la curvatura del tubo.

Secondo un'altra caratteristica dell'invenzione, a livello di detti spezzoni arrotondati dette due zone frontali di ciascun rilievo possono unirsi in detta zona intermedia formando n bulbi sostanzialmente ad arco di cerchio visti in sezione assiale e a livello di detti spezzoni diritti, le zone frontali di ciascun rilievo sono coplanari e formano dei piani definenti n fondi discontinui di ciascun incavatura separante due bulbi consecutivi tra loro nella direzione circonferenziale.

Secondo un'altra caratteristica dell'invenzione, detti rilievi possono essere separati due a due tra loro da una porzione liscia periferica interstiziale di detta almeno una porzione corrugata, questi rilievi essendo sprovvisti di ponti assiali che li colleghino a due a due tra loro.

Si noterÃ che gli n bulbi cosÃ¬ formati su ciascun rilievo sono formati in modo discontinuo cioÃ ̈ che la o ciascuna porzione corrugata non comprende alcun bulbo continuo circonferenzialmente a forma di anello, contrariamente alla tecnica anteriore.

Vantaggiosamente un tubo secondo l'invenzione puÃ² essere stampato mediante estrusione-soffiatura di almeno un plastomero e/o elastomero termoplastico in uno stampo a due gusci definenti un piano di estrazione dallo stampo assiale per il tubo.

Secondo un esempio di realizzazione dell'invenzione, detta almeno una porzione corrugata comprende almeno uno strato interno realizzato ad esempio in un elastomero termoplastico e uno strato esterno realizzato ad esempio in un plastomero, l'insieme degli strati presentando detti rilievi e dette incavature in questa porzione corrugata.

Secondo una variante dell'invenzione, detta almeno una porzione corrugata puÃ² comprendere una porzione tubolare interna liscia ed una porzione tubolare esterna corrugata che definisce detti rilievi e dette incavature e che riveste questa porzione interna, essendo integrale con essa (ad esempio tramite un assemblaggio di tipo fusione).

Il procedimento di fabbricazione secondo l'invenzione di un tubo come definito qui in alto comprende uno stampaggio per estrusione e soffiatura di almeno un plastomero e/o elastomero termoplastico di un estrusore verso uno stampo a due gusci semicilindrici mobili, questi gusci definendo un piano di estrazione dallo stampo assiale per il tubo.

Come plastomeri, si possono utilizzare ad esempio poliammidi (PA6, PA11 o PA12), poliesteri (PET o PBT), poliolefine (ad esempio polietileni) poliuretani o politetrafluoroetileni (PTFE) a titolo non limitativo.

Come elastomeri termoplastici (TPE) si possono utilizzare ad esempio elastomeri termoplastici olefinici (TPO), vulcanizzati termoplastici (TPV) oppure poliuretani termoplastici (TPU) a titolo non limitativo.

Secondo una forma di realizzazione dell'invenzione comune all'insieme di caratteristiche summenzionate per il tubo, detti rilievi sono centrati ciascuno su un piano trasversale perpendicolare all'asse longitudinale di simmetria del tubo (ovvero ciascun rilievo forma un angolo di ï °/2 radianti con questo asse.

Come variante, questi rilievi secondo l'invenzione possono essere centrati ciascuno su un piano formante con l'asse longitudinale di simmetria del tubo un angolo compreso tra ï °/6 e ï °/2 radianti, in modo che il profilo scelto per questi rilievi permetta come indicato in alto la realizzazione del tubo attraverso questa estrusione-soffiatura di un estrusore verso uno stampo a due gusci semicilindrici mobili definenti un piano di estrazione dallo stampo assiale per il tubo.

Altre caratteristiche, altri vantaggi e dettagli della presente invenzione risulteranno alla lettura della descrizione che segue di diversi esempi di realizzazione dell'invenzione forniti a titolo illustrativo e non limitativo, detta descrizione essendo realizzata con riferimento ai disegni allegati in cui:

la figura 1 Ã ̈ una vista schematica laterale in elevazione di una porzione corrugata di un tubo secondo un esempio dell'invenzione, la figura 2 Ã ̈ una vista in sezione trasversale di questa porzione corrugata secondo il piano II-II della figura 1,

la figura 3 Ã ̈ una vista in sezione trasversale di questa porzione corrugata secondo il piano III-III della figura 1,

la figura 4 Ã ̈ una vista schematica frontale di destra di questa porzione corrugata della figura 1,

la figura 5 Ã ̈ una vista in sezione assiale di questa porzione corrugata secondo il piano V-V della figura 1,

la figura 6 Ã ̈ una vista schematica laterale e in prospettiva di questa stessa porzione corrugata della figura 1,

la figura 7 Ã ̈ una vista schematica frontale di una porzione corrugata secondo l'invenzione secondo una variante della figura 4, la figura 8 Ã ̈ una vista schematica frontale di una porzione corrugata secondo l'invenzione secondo un'altra variante della figura 4, e

la figura 9 Ã ̈ una vista schematica frontale di una porzione corrugata secondo l'invenzione secondo ancora un'altra variante della figura 4,

la figura 10 Ã ̈ una vista in prospettiva laterale di un tubo secondo l'invenzione di caricamento di un circuito di raffreddamento di motore termico, comprendente diverse porzioni corrugate come quelle delle figure da 1 a 9,

la figura 11 Ã ̈ uno schema che mostra il funzionamento di un impianto di fabbricazione di un tubo secondo l'invenzione come quello di figura 10,

la figura 12 Ã ̈ una vista schematica parziale in semisezione assiale di uno dei due gusci di uno stampo di estrusione-soffiatura di questo impianto che riceve il prodotto estruso destinato a formare la porzione corrugata, e

la figura 13 Ã ̈ una vista di un dettaglio in semisezione assiale della zona inquadrata visibile in figura 12 che illustra in particolare l'uscita del prodotto estruso al di fuori della filiera, all'interno di questo guscio dello stampo.

Un tubo 1 secondo l'invenzione Ã ̈ illustrato in figura 10, questo tubo essendo realizzato preferibilmente mediante estrusione-soffiatura di almeno un materiale termoplastico e comprendente in questo esempio diverse porzioni corrugate e curvate o curvabili 2, 3, 4, 5 che sono collegate tra loro attraverso delle porzioni lisce e diritte 6, 7, 8, e che sono ciascuna visibile in modo preciso nelle figure da 1 a 9. Questo tubo 1 Ã ̈ di tipo monostrato o multistrato e puÃ² comprendere in questo ultimo caso uno strato radialmente interno a base di un elastomero termoplastico per esempio un TPV, e uno strato radialmente esterno a base di un plastomero come una poliammide a titolo non limitativo.

Come visibile nelle figure 1, 5 e 6, ciascuna porzione corrugata da 2 a 5 del tubo 1 definisce una struttura tubolare 10 presentante una pluralitÃ di rilievi radiali 11 che si succedono assialmente essendo separati a due a due tra loro attraverso delle incavature 12 sostanzialmente piane e che sono ciascuna discontinua nella direzione circonferenziale. PiÃ¹ precisamente ciascun rilievo 11 presenta due zone frontali rispettivamente anteriore 13 e posteriore 14 che presentano ciascuna uno stesso contorno 15 a forma di poligono regolare convesso a n lati piatti 16, troncato ai suoi vertici da n spezzoni arrotondati 17 (n numero intero uguale o superiore a 3), queste zone 13 e 14 essendo riunite tra loro in una zona intermedia circonferenziale 18.

Come illustrato nelle figure da 2 a 4, i contorni rispettivi 15 dei rilievi 11 sono identici ma spostati angolarmente tra i rilievi 11 a due a due consecutivi di uno stesso angolo Î± di ï °/n radianti definendo cosÃ¬, in alternanza sulla lunghezza della porzione 10, due posizioni angolari uniche per questi poligoni 15 il che consente l'estrazione dallo stampo del tubo secondo un unico piano di giunzione tra i due gusci dello stampo di estrusione-soffiatura (si vedano le figure 12 e 13). In questo esempio delle figure da 2 a 4 i contorni 15 sono dei quadrati (n = 4) troncati da quattro vertici 17 leggermente arrotondati e convessi ovvero un angolo di spostamento tra i contorni 15 di ï °/4 radianti (cioÃ ̈ 45°).

Si vede in particolare nelle figure 1 e 4 che in ciascun rilievo 11 gli spezzoni arrotondati 17 formano tra loro n bulbi 19 discontinui di sezione ad arco di cerchio (sia nella direzione assiale sia nella direzione circonferenziale) che sono collegati due a due tra loro nella direzione circonferenziale da piani 20 definiti dai lati 16 di ciascun poligono 15. Questi piani 20 anche discontinui sulla circonferenza di ciascun rilievo 11, formano cosÃ¬ una parte assialmente centrale del fondo di ciascuna incavatura 12 che Ã ̈ completata da una parte e dall'altra di questi piani 20 da due porzioni lisce circonferenziali continue 21 di larghezza assiale ridotta (si veda la figura 1).

A titolo illustrativo e non limitativo nelle figure 3 e 5 Ã ̈ indicata la distanza che separa due lati piatti opposti 16 dal quadrato 15 (16,5 mm) e quella che separa due bulbi 19 opposti (20 mm ovvero la diagonale del quadrato tronco 15). In merito allo spessore e delle porzioni lisce 21 esso nell'esempio della figura 1 Ã ̈ di circa 1,75 mm.

Le varianti di porzioni corrugate 10', 10''. 10''' secondo le figure 7, 8 e 9 illustrano rispettivamente dei rilievi che sono a forma di:

pentagoni regolari con n = 5 piani 20' collegati tra loro da altrettanti bulbi 19' (ovvero Î± = Ï€/5 radianti)

esagoni regolari con n = 6 piani 20'' collegati tra loro da altrettanti bulbi 19'' (ovvero Î± = Ï€/6 radianti)

triangoli equilateri con n = 3 piani 20''' collegati tra loro da altrettanti bulbi 19''' (ovvero Î± = Ï€/3 radianti).

Per fabbricare un tubo 1 incorporante tali porzioni corrugate da 10 a 10''' come per esempio le porzioni da 2 a 5 della figura 10, si utilizza vantaggiosamente un impianto di estrusione-soffiatura 30 come quello della figura 11 con a monte un estrusore 31 destinato a portare il prodotto estruso 32 nella direzione A in una macchina 33 atta a formare corrugazioni su un tubo (in inglese "corrugator") e formata da due catene di gusci semicilindrici 33a e 33b (in inglese "mould chainsâ€ ) che sono mobili su convogliatori continui secondo sensi di rotazione opposti e che formano una contro l'altra uno stampo cilindrico per l'ottenimento di ciascuna porzione corrugata da 10 a 10''' dopo il taglio in un'unitÃ di taglio 34 posta a valle della macchina 33.

Nelle figure 12 e 13 Ã ̈ stata illustrata schematicamente una possibile geometria della filiera 35 dell'estrusore 31 di asse di rotazione X in relazione con un guscio 33a dello stampo di estrusione-soffiatura che riceve il prodotto estruso 32.

La Richiedente ha sottoposto tubi 1 multistrato (in particolare con strato interno a base di TPV "SantoprÃ ̈ne" e con strato esterno a base di PA12) incorporanti porzioni corrugate come quelle delle figure da 1 a 9 a dei test nelle condizioni consuete di oscillazione e di temperatura e di pressione dei fluidi di raffreddamento trasportati, test che in particolare hanno dimostrato la resistenza migliorata all'allungamento assiale dei rilievi di queste porzioni corrugate attraverso test di stabilitÃ dimensionale (messi in atto dopo l'invecchiamento di due ore a 118°C poi di 30 minuti a 135°C a 1,4 bar di pressione, con un fluido costituito da una miscela 50/50 di glicole e di acqua) in confronto con tubi corrugati noti ed hanno inoltre condotto ad una resistenza migliorata alla pressione del fluido per questi tubi 1 (pressione di scoppio a 118°C: 7,8 bar circa) rispetto a questi tubi noti.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Tubo (1) di trasferimento di fluido in particolare per il caricamento di un circuito di raffreddamento di un motore termico di autoveicolo, comprendente almeno una porzione curvabile corrugata (2, 3, 4, 5, 10, 10', 10'', 10''') monostrato o multistrato che Ã ̈ a base di almeno un materiale termoplastico e che comprende una successione di rilievi (11) radiali distanziati assialmente in modo da formare tra loro delle incavature (12), ciascun rilievo presentando due zone frontali (13 e 14) unite tra loro da una zona intermedia (18), caratterizzata dal fatto che le zone frontali di ciascun rilievo presentano ciascuna uno stesso contorno (15) complessivamente poligonale definente almeno tre spezzoni diritti (16) collegati tra loro da spezzoni arrotondati e convessi (17), e dal fatto che i contorni di questi rilievi successivi sono atti a consentire l'estrazione dallo stampo di detta almeno una porzione corrugata di due gusci semicilindrici (33a e 33b) di uno stampo secondo un unico piano di estrazione dallo stampo assiale.
2. Tubo (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che i contorni rispettivi (15) di detti rilievi (11) sono identici e spostati angolarmente da un rilievo all'altro.
3. Tubo (1) secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che il contorno (15) di ciascun rilievo (11) definisce sostanzialmente un poligono regolare convesso con n lati (16) (n numero intero uguale o superiore a 3) e con n vertici troncati formati da detti spezzoni arrotondati (17), e dal fatto che i rilievi si succedono in alternanza secondo un medesimo spostamento angolare (Î±) di Ï€/n radianti definendo due posizioni angolari per i poligoni (15) dell'insieme di questi rilievi.
4. Tubo (1) secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che i contorni (15) di detti rilievi (11) presentano ciascun un numero n pari di lati (16) essendo ad esempio dei quadrati tronchi sfalsati in alternanza secondo un angolo (Î±) di Ï€/4 radianti oppure esagoni regolari tronchi sfalsati secondo un angolo (Î±) di Ï€/6 radianti.
5. Tubo (1) secondo una delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che, a livello di detti spezzoni arrotondati (17), dette due zone frontali (13 e 14) di ciascun rilievo (11) si uniscono in detta zona intermedia (18) formando n bulbi (19, 19', 19'', 19''') sostanzialmente ad arco di cerchio visti in sezione assiale e dal fatto che, a livello di detti spezzoni diritti (16) le zone frontali di ciascun rilievo sono coplanari e formano piani (20, 20', 20'', 20''') definenti n fondi discontinui di ciascuna incavatura (12) separante due bulbi consecutivi tra loro nella direzione circonferenziale.
6. Tubo (1) secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti rilievi (11) sono separati due a due tra loro da una porzione liscia periferica interstiziale (21) di detta almeno una porzione corrugata (2, 3, 4, 5, 10, 10', 10'', 10'''), questi rilievi essendo privi di ponti assiali che li collegano due a due tra loro.
7. Tubo (1) secondo una delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto di essere stampato per estrusione-soffiatura di almeno un plastomero e/o elastomero termoplastico in uno stampo a due gusci (33a e 33b) definenti un piano di estrazione dallo stampo assiale per il tubo.
8. Tubo (1) secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta almeno una porzione corrugata (2, 3, 4, 5, 10, 10', 10'', 10''') comprende uno strato interno realizzato ad esempio in un elastomero termoplastico ed uno strato esterno realizzato ad esempio in un plastomero, l'insieme degli strati di questa porzione corrugata presentando detti rilievi (11) e dette incavature (12).
9. Tubo (1) secondo una delle rivendicazioni da 1 a 7, caratterizzato dal fatto che detta almeno una porzione corrugata (2, 3, 4, 5, 10, 10', 10'', 10''') comprende una porzione tubolare interna liscia ed una porzione tubolare esterna corrugata che definisce detti rilievi (11) e dette incavature (12) e che riveste questa porzione interna essendo solidale con essa.
10. Tubo (1) secondo una delle rivendicazioni da 1 a 9, caratterizzato dal fatto che detti rilievi (11) sono centrati ciascuno su un piano trasversale perpendicolare all'asse longitudinale di simmetria del tubo.
11. Tubo secondo una delle rivendicazioni da 1 a 9, caratterizzato dal fatto che detti rilievi sono ciascuno centrati su un piano formante con l'asse longitudinale di simmetria del tubo un angolo compreso tra Ï€/6 e Ï€/2 radianti.
12. Procedimento di fabbricazione di un tubo (1) secondo una delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto di comprendere uno stampaggio per estrusione-soffiatura di almeno un plastomero e/o elastomero termoplastico di un estrusore (31) verso uno stampo a due gusci semicilindrici (33a e 33b) mobili, questi gusci definendo un piano di estrazione dello stampo assiale per il tubo.