IT201700010577A1 - Dispositivo di sicurezza per un serbatoio di gas in pressione e metodo di funzionamento di detto dispositivo di sicurezza - Google Patents

Dispositivo di sicurezza per un serbatoio di gas in pressione e metodo di funzionamento di detto dispositivo di sicurezza

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IT201700010577A1
IT201700010577A1 IT102017000010577A IT201700010577A IT201700010577A1 IT 201700010577 A1 IT201700010577 A1 IT 201700010577A1 IT 102017000010577 A IT102017000010577 A IT 102017000010577A IT 201700010577 A IT201700010577 A IT 201700010577A IT 201700010577 A1 IT201700010577 A1 IT 201700010577A1
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shutter
shaft
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Achille Tomasetto
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Atf S R L
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Description

DISPOSITIVO DI SICUREZZA PER UN SERBATOIO DI GAS IN PRESSIONE E METODO DI FUNZIONAMENTO DI DETTO DISPOSITIVO DI SICUREZZA
DESCRIZIONE
Campo di applicazione
La presente invenzione si riferisce ad un dispositivo di sicurezza per un serbatoio di gas in pressione e ad un metodo di funzionamento di tale dispositivo di sicurezza, secondo il preambolo delle rispettive rivendicazioni indipendenti.
Il dispositivo di sicurezza di cui trattasi è destinato ad essere installato in corrispondenza della parete di contenimento (denominata anche con il termine tecnico di mantello) di un serbatoio contenente gas in pressione, ed in particolare gas combustibile per autoveicoli, al fine di evacuare un flusso di gas in presenza di guasti, incidenti o condizioni ambientali critiche, ovvero quando la pressione e/o la temperatura del gas contenuto all’interno del serbatoio superano prefissati valori di soglia.
Il dispositivo di sicurezza ed il suo metodo di funzionamento oggetto della presente invenzione si collocano pertanto nel campo della produzione di dispositivi di sicurezza per serbatoi di gas in pressione installati in impianti di alimentazione del combustibile negli autoveicoli ed in particolare nel settore industriale della produzione di dispositivi di sicurezza per sovrappressione e sovratemperatura.
Stato della tecnica
Come è noto, gli impianti di alimentazione del gas combustibile negli autoveicoli (quali ad esempio automobili o autocarri) comprendono un serbatoio per lo stoccaggio di gas combustibile, normalmente gas di petrolio liquefatto (GPL), normalmente fissato al telaio di supporto dell’autoveicolo.
Normalmente, il serbatoio per lo stoccaggio di gas combustibile è idraulicamente collegato al collettore d’alimentazione del motore a combustione interna dell’autoveicolo e pertanto il suo riempimento e le caratteristiche fisiche del gas contenuto al suo interno sono soggetti a numerose normative al fine di garantire la sicurezza delle persone a bordo dell’autoveicolo medesimo e delle persone che possono trovarsi nelle sue vicinanze.
Più in dettaglio, una delle normative in materia prevede che il serbatoio sia riempito al massimo fino all’80% della sua capacità massima, al fine di prevenire un eccessivo aumento della pressione del gas contenuto al suo interno.
Il comportamento fisico del GPL segue in linea del tutto generale o quantomeno in prima approssimazione, le note leggi dello stato dei gas ideali. L’equazione di stato dei gas ideali prevede che pV = nRT, in cui p è la pressione interna del gas, V è il volume occupato dal gas alla pressione p, n è la quantità di sostanza, R è la costante dei gas e T è la temperatura del gas. Applicando tale formula generale al GPL contenuto in un serbatoio, in prima approssimazione, si comprende che all’aumentare della temperatura del gas contenuto nel serbatoio, aumenta proporzionalmente (con costante di proporzionalità pari a nR/V) anche la sua pressione interna.
Pertanto, in caso di esposizione prolungata del serbatoio ad una fonte di calore, quest’ultimo può aumentare la sua temperatura fino a far raggiungere al gas contenuto al suo interno valori di pressione critici che potrebbero compromettere l’integrità strutturale del serbatoio medesimo. In particolare, la normativa attualmente in vigore prevede che la pressione interna massima del GPL in un serbatoio non superi i 27 bar.
Allo scopo di evacuare il gas contenuto in un serbatoio a seguito del raggiungimento del valore di soglia della sua pressione interna, è noto da tempo nel settore della produzione di dispositivi di sicurezza prevedere una valvola per la sovrappressione, atta a far evacuare il gas quando quest’ultimo raggiunge il valore soglia di pressione. Tale valvola è normalmente posizionata in corrispondenza di un’apertura ricavata sul mantello del serbatoio ed è dotata di un otturatore posto a chiusura dell’apertura. Questa valvola di tipo noto è inoltre dotata di una camicia di contenimento all’interno della quale è posizionata una molla posta in battuta da una parte contro l’otturatore, il quale è forzato a chiudere l’apertura, e dall'altra contro la parete interna della camicia di contenimento, che funge pertanto da riscontro allo sforzo elastico esercitato dalla molla.
All’aumentare della pressione all’interno del serbatoio, il gas spinge con forza sempre maggiore l’otturatore della valvola, il quale è forzato ad allontanarsi dall’apertura ricavata sul mantello del serbatoio, vincendo la forza elastica esercitata dalla molla. Una volta che l’otturatore si è spostato dall’apertura, il gas è libero di evacuare dal serbatoio, e pertanto la pressione all’interno di quest’ultimo diminuisce. Una valvola per la sovrappressione del tipo noto fin qui brevemente considerato è descritta nel brevetto US 1,686,875.
La stessa normativa attualmente in vigore prevede che sia prevista l’evacuazione del gas contenuto all’interno del serbatoio anche in caso di sola sovratemperatura. Infatti, nel caso in cui il serbatoio sia riempito solo parzialmente ad esempio per una modesta parte del suo volume, può succedere che, nel caso di un incendio o di una esposizione prolungata ad una fonte di calore, l’agitazione termica delle molecole di gas dovuta al riscaldamento non sia sufficiente a far aumentare la pressione all’interno del serbatoio fino a portarla al di sopra del suddetto valore di soglia dei 27 bar. Tuttavia, ad esempio in presenza di incendio, è comunque importante evacuare il gas contenuto nel serbatoio a prescindere dalla sua pressione interna, poiché potrebbe esplodere. In particolare, la normativa prevede che al raggiungimento della temperatura di soglia di 120°C, il gas debba essere liberato velocemente in atmosfera.
Allo scopo di evacuare il gas contenuto in un serbatoio a seguito del raggiungimento del valore di soglia della sua temperatura, è nota da tempo, nel settore della produzione di dispositivi di sicurezza, una valvola per la sovratemperatura posizionata in corrispondenza di un’apertura ricavata sul mantello del serbatoio e dotata di un otturatore posto a chiusura di tale apertura. La valvola per sovratemperatura di tipo noto è dotata di una camicia di contenimento all’interno della quale è posizionato un elemento di materiale fusibile posto sostanzialmente a bloccaggio dell’otturatore, il quale è pertanto forzato a mantenere chiusa l’apertura ricavata sul mantello. Più in dettaglio, l’elemento di materiale fusibile è composto di una lega metallica eutettica che fonde a basse temperature ed è scelta affinché fluidifichi alla suddetta temperatura di soglia.
All’aumentare della temperatura del mantello del serbatoio, la temperatura fa sciogliere l’elemento fusibile che tiene bloccato l’otturatore della valvola, il quale è forzato ad allontanarsi dall’apertura ricavata sul corpo valvola fissato al mantello del serbatoio, mediante l’azione del gas, il quale è a pressione maggiore rispetto a quella atmosferica e pertanto è in grado di esercitare una forza sull’otturatore per uscire dal serbatoio. Un esempio di valvola per la sovratemperatura del tipo noto fin qui brevemente considerato è descritto nel brevetto US 2,859,758.
Normalmente, entrambe le valvole per sovrappressione e sovratemperatura di tipo noto fin qui trattate sono montate in parallelo sul mantello dei serbatoi per lo stoccaggio di gas di petrolio liquefatto, al fine di garantire la sicurezza richiesta dalla normativa vigente in materia in tutte le situazioni.
Attualmente, sono presenti sul mercato alcune tipologie di dispositivi di sicurezza i quali sono dotati di un unico corpo di supporto sul quale sono montate entrambe le suddette valvole di sovrappressione e sovratemperatura, le quali interessano la stessa apertura ricavata sul mantello del serbatoio e sono denominate nel gergo tecnico del settore “multivalvole”.
Un esempio di un dispositivo di sicurezza dotato di entrambe le valvole di sovrappressione e sovratemperatura è descritto nel brevetto IT 1315578 a nome della stessa richiedente.
Il dispositivo di sicurezza del tipo noto e denominato "multivalvola" sopra brevemente descritto si è dimostrato nella pratica non scevro di inconvenienti.
Un primo inconveniente risiede nel fatto che tale noto dispositivo di sicurezza è ingombrante in quanto ciascuna delle valvole è dotata di un autonomo canale di scarico del gas e pertanto devono essere previste due distinte ramificazioni interne del dispositivo medesimo.
Un ulteriore inconveniente di tale noto dispositivo di sicurezza risiede nel fatto che il suo montaggio in corrispondenza del mantello del serbatoio risulta lungo e laborioso e pertanto richiede lunghi tempi operativi che si traducono in elevati costi di montaggio.
Un ulteriore inconveniente di tale noto dispositivo di sicurezza risiede nel fatto che per la sua produzione è necessario realizzare un corpo di supporto metallico di notevole massa per poterci ricavare le previste sedi dei diversi organi ed i previsti passaggi del gas. Ciò comporta l'impiego di un notevole quantitativo di materiale metallico, in particolare ottone, il cui costo risulta elevato e tale da incide negativamente sul costo di produzione complessivo del dispositivo di sicurezza.
Presentazione dell’invenzione
Lo scopo principale della presente invenzione è pertanto quello di superare gli inconvenienti manifestati dalle soluzioni di tecnica nota sopra descritte, mettendo a disposizione un dispositivo di sicurezza per un serbatoio di gas in pressione, il quale garantisca una sicurezza ottimale secondo le normative vigenti in materia.
Un altro scopo della presente invenzione è quello di mettere a disposizione un dispositivo di sicurezza per un serbatoio di gas in pressione, il quale sia di facile e rapida installazione.
Ulteriore scopo della presente invenzione è quello di mettere a disposizione un dispositivo di sicurezza per un serbatoio di gas in pressione, il quale mantenga inalterate nel tempo le sue caratteristiche meccaniche e garantisca una costante ed ottimale sicurezza.
Ulteriore scopo della presente invenzione è quello di mettere a disposizione un dispositivo di sicurezza per un serbatoio di gas in pressione, il quale sia economico ed agevole da realizzare.
Breve descrizione dei disegni
Le caratteristiche tecniche del trovato, secondo i suddetti scopi, sono chiaramente riscontrabili dal contenuto delle rivendicazioni sotto riportate ed i vantaggi dello stesso risulteranno maggiormente evidenti nella descrizione dettagliata che segue, fatta con riferimento ai disegni allegati, che ne rappresentano una forma di realizzazione puramente esemplificativa e non limitativa, in cui:
la Fig. 1 mostra una vista assonometrica dall’alto del dispositivo di sicurezza oggetto della presente invenzione;
la Fig. 2 mostra una vista in pianta dall’alto del dispositivo di sicurezza oggetto della presente invenzione;
la Fig. 3 mostra una vista in sezione realizzata lungo la traccia A-A di figura 2, del dispositivo di sicurezza oggetto della presente invenzione nella sua configurazione di chiusura;
la Fig. 4 mostra una vista in sezione realizzata lungo la traccia A-A di figura 2, del dispositivo di sicurezza oggetto della presente invenzione in una sua prima configurazione di apertura, dovuta alla sovrappressione;
la Fig. 5 mostra una vista in sezione realizzata lungo la traccia A-A di figura 2, del dispositivo di sicurezza oggetto della presente invenzione in una sua seconda configurazione di apertura, dovuta alla sovratemperatura;
la Fig. 6 mostra una vista in pianta dall’alto di un otturatore del dispositivo di sicurezza oggetto della presente invenzione;
la Fig. 7 mostra una vista in sezione, realizzata lungo la traccia B-B di figura 6, dell’otturatore del dispositivo di sicurezza oggetto della presente invenzione;
la Fig. 8 mostra una vista assonometrica in esploso dell’otturatore del dispositivo di sicurezza oggetto della presente invenzione.
Descrizione dettagliata di un esempio di realizzazione preferito Con riferimento agli uniti disegni è stato indicato nel suo complesso con 1 il dispositivo di sicurezza per un serbatoio di gas in pressione oggetto della presente invenzione.
Il dispositivo di sicurezza 1 per un serbatoio di gas in pressione oggetto della presente invenzione è destinato ad essere installato su una parete di contenimento di un serbatoio, ad esempio un serbatoio di gas combustibile, non illustrato in quanto ben noto al tecnico del settore. Tale parete di contenimento definisce il volume interno del serbatoio medesimo, in cui è destinato ad essere stoccato il gas.
Vantaggiosamente, il dispositivo 1 è destinato ad essere installato su un serbatoio contenente gas di petrolio liquefatto (GPL) a bordo di un autoveicolo, quale ad esempio il serbatoio di un’automobile o di un autocarro al fine di garantire una protezione contro sovrappressione e/o sovratemperatura del gas riscontrabili in caso di anomalie, ad esempio incidenti o guasti.
Più in dettaglio, il dispositivo di sicurezza 1 oggetto della presente invenzione è destinato a far evacuare velocemente il gas dal serbatoio nel caso in cui la pressione e/o la temperatura raggiungano predeterminati valori di soglia al fine di evitare cedimenti strutturali della parete di contenimento del serbatoio con conseguente esplosione.
Il dispositivo di sicurezza 1 per un serbatoio di gas in pressione comprende un corpo di supporto 2 atto ad essere fissato alla parete di contenimento di un serbatoio destinato a contenere gas in pressione. A tale scopo, il corpo di supporto 2 comprende preferibilmente una flangia perimetrale 3 destinata ad essere fissata alla parete del serbatoio mediante mezzi di fissaggio quali ad esempio viti. Il corpo di supporto 2 delimita internamente un canale di evacuazione 4, il quale è destinato a porre in collegamento di flusso il volume interno del serbatoio con l’ambiente esterno, per permettere l’evacuazione rapida del gas in caso di sovrappressione e/o sovratemperatura, come descritto in dettaglio nel seguito.
Preferibilmente, il corpo di supporto 2 è realizzato in materiale metallico, ad esempio ottone stampato a caldo.
Il dispositivo di sicurezza 1 comprende inoltre un otturatore 7 posto ad intercettazione del canale di evacuazione 4 e si estende lungo un suo asse di sviluppo prevalente Y.
Vantaggiosamente, l’asse di sviluppo prevalente Y è sostanzialmente ortogonale alla parete di contenimento del serbatoio di gas in pressione, una volta che il dispositivo è installato sul serbatoio.
L’otturatore 7 è movimentabile tra una posizione di chiusura (illustrata nella allegata figura 3), in cui è posto a chiusura del canale di evacuazione 4 separando idraulicamente l’interno del serbatoio dall’ambiente esterno e una posizione di apertura (illustrata nella allegata figura 4 nel caso di sovrappressione e nella allegata figura 5 nel caso di sovratemperatura), in cui l’otturatore 7 libera almeno parzialmente il canale di evacuazione 4 permettendo al gas in pressione contenuto nel serbatoio di uscire verso l’ambiente esterno.
L’otturatore 7 del dispositivo di sicurezza 1 oggetto della presente invenzione è dotato di un albero 10, il quale si sviluppa lungo l’asse di sviluppo prevalente Y ed è almeno parzialmente inserito all’interno del canale di evacuazione 4. L’otturatore 7 è dotato inoltre di una testa di chiusura 8 fissata ad una prima estremità 27 dell’albero 10 rivolta verso l’ambiente esterno e di una molla 9 avvolta attorno all’albero 10 e interposta tra il corpo di supporto 2 ed un elemento di contrasto 11 fissato ad una seconda estremità 23 dell’albero 10 rivolta internamente al serbatoio. La molla 9 è atta a forzare la testa di chiusura 8 dell’otturatore 7 nella posizione di chiusura.
Vantaggiosamente, l’elemento di contrasto 11 del dispositivo di sicurezza 1 oggetto della presente invenzione è dotato di un foro passante filettato 24 associato mediante accoppiamento del tipo vite-madrevite alla seconda estremità 23 del gambo di collegamento 10, la quale presenta almeno una porzione filettata.
Il dispositivo di sicurezza 1 comprende inoltre un elemento fusibile 14 suscettibile di fondere in caso di sovratemperatura, ovvero al raggiungimento di un prefissato valore di soglia, in particolare pari a 120°C in accordo con le normative attualmente in vigore, al fine di permettere l’evacuazione rapida del gas contenuto nel serbatoio e prevenire la possibilità di esplosione del serbatoio.
Vantaggiosamente, l’elemento fusibile 14 è realizzato in una lega eutettica (ovvero una lega metallica la cui temperatura di fusione è minore rispetto alla temperatura di fusione dei singoli componenti che formano tale lega), ed in particolare è preferibilmente realizzato in una lega di piombo e bismuto, la cui temperatura di fusione è circa 120°C.
Diversamente, l’elemento fusibile 14 può essere ad esempio realizzato in una lega eutettica di indio e stagno, che tuttavia è notoriamente più costosa della suddetta lega di piombo e bismuto.
Ovviamente, il materiale che compone l’elemento fusibile 14 potrà essere qualsiasi, scelto in base alla temperatura di fusione desiderata, senza per questo uscire dall’ambito di tutela della presente privativa.
Secondo l’idea alla base della presente invenzione, la testa di chiusura 8 dell’otturatore 7 del dispositivo di sicurezza 1 comprende un manicotto cavo 17 dotato di un foro passante 16 attraversato scorrevolmente dall’albero 10, e delimita internamente un vano di alloggiamento 15 in cui è alloggiato l’elemento fusibile 14.
L’otturatore 7 comprende inoltre un elemento di trattenimento 21 fissato all’albero 10 in corrispondenza della sua prima estremità 27 rivolta verso l'ambiente esterno. Tale elemento di trattenimento 21 è tirato dalla molla 9 contro l’elemento fusibile 14, per forzare la testa di chiusura 8 ad ostruire il canale di evacuazione 4.
Più in dettaglio, la molla 9 poggiandosi sul corpo di supporto 2 agisce sull’elemento di contrasto 11 fissato all’albero 10 in corrispondenza della sua seconda estremità 23 forzando lo stesso elemento di contrasto 11 e con esso l'intero albero 10 verso il volume interno del serbatoio lungo l'asse di sviluppo prevalente Y.
In questo modo, l’elemento di trattenimento 21, fissato alla prima estremità 27 dell’albero 10, è anch'esso tirato lungo l'asse Y (del canale di evacuazione 4 ed anche dell'albero 10) verso l'interno del serbatoio (ovvero verso il basso con riferimento alle allegate figure 3-5) forzando lo stesso elemento di trattenimento della testa di chiusura 8 contro l’elemento fusibile 14. In questo modo, l’otturatore 7 rimane forzato nella suddetta posizione di chiusura otturando il canale di evacuazione 4.
Vantaggiosamente, la forza esercitata dalla molla 9 è tale da mantenere l’otturatore 7 nella posizione di chiusura durante il normale funzionamento del serbatoio di gas in pressione e tale da comprimersi e movimentare l’otturatore nella posizione di apertura nel caso in cui la pressione del gas all’interno del serbatoio medesimo superi un prefissato valore di soglia, ad esempio 27 bar, come prescritto dalle normative attualmente in vigore.
In accordo con la forma realizzativa preferenziale illustrata nelle allegate figure, la testa di chiusura 8 dell’otturatore 7 comprende una prima guarnizione anulare 25 meccanicamente associata al manicotto cavo 17.
Più in dettaglio, il manicotto cavo 17 è dotato di una sede anulare 31 in cui è impegnata ed alloggiata la prima guarnizione anulare 25 rivolta verso il canale di evacuazione 4 e preferibilmente trattenuta mediante una rondella sagomata 32 alloggiata all’interno della sede anulare 31.
Preferibilmente, il canale di evacuazione 4 presenta uno sviluppo anulare attorno all’albero 10 ed è delimitato da una bocca di evacuazione 18 su cui è posta a tenuta la guarnizione anulare 25 della testa di chiusura 8 con l’otturatore 7 nella posizione di chiusura, tirato dalla forza elastica della molla 9.
Vantaggiosamente, il corpo di supporto 2 comprende una porzione a tazza 26 con almeno una finestra, preferibilmente aperta trasversalmente rispetto all’asse di sviluppo prevalente Y, per consentire il passaggio del gas dal serbatoio verso il canale di evacuazione 4 quando l’otturatore 7 è in posizione aperta.
Vantaggiosamente, la testa di chiusura 8 dell’otturatore 7 comprende una seconda guarnizione anulare 12 meccanicamente associata all’albero 10, alloggiata all’interno del vano di contenimento 15 del manicotto cavo 17 e preferibilmente montata interposta tra l’elemento fusibile 14 e una bocca interna 13 che delimita almeno parzialmente il foro passante 16 in cui è scorrevolmente inserito l’albero 10 dell’otturatore 7.
Preferibilmente, tra la seconda guarnizione 12 e l’elemento fusibile 14 è interposta una porzione anulare metallica 5 atta a proteggere la guarnizione 12 a seguito della fusione dell’elemento fusibile 14 medesimo, in caso di sovratemperatura. Tale seconda guarnizione anulare 12 è posta a tenuta sulla bocca interna 13 del manicotto cavo 17 ricavata lungo il foro passante 16.
Tale porzione anulare metallica 5 può essere ottenuta in corpo unico con il manicotto cavo 17 per tornitura oppure con una distinta rondella metallica.
Preferibilmente, la prima guarnizione anulare 25 e la seconda guarnizione anulare 12 sono realizzate in gomma.
In accordo con la forma realizzativa preferenziale illustrata nelle allegate figure, l’albero 10 è provvisto di un elemento di fine corsa 19, il quale interagisce con una porzione di battuta 20 del corpo di supporto 2, con l’otturatore 7 nella posizione di apertura.
Operativamente, quando il fusibile collassa fondendo a causa del superamento della temperatura di soglia, l’albero 10 è libero di scorrere per una corsa operativa 29 (figura 4) rispetto al corpo di supporto 2 fino ad andare in battuta contro la sua porzione di battuta 20 (figura 5).
Più in dettaglio, la corsa operativa 29 è pari alla distanza misurata lungo l’asse di sviluppo prevalente Y quando l’otturatore 7 è nella posizione di chiusura, tra l’elemento di fine corsa 19 dell’albero 10 e la porzione di battuta 20 del corpo si supporto 2.
Vantaggiosamente, l’elemento di fine corsa 19 dell’albero 10 comprende uno spallamento anulare radialmente sporgente, il quale è suscettibile di andare in battuta contro un gradino della porzione di battuta 20 del corpo di supporto 2, posto ad intercettazione dell’elemento di fine corsa 19 quando l’otturatore 7 è movimentato dalla posizione di chiusura a quella di apertura.
Vantaggiosamente, l’altezza dell’elemento fusibile 14 lungo l’asse di sviluppo prevalente Y è maggiore della corsa operativa 29, ovvero della distanza tra l’elemento di fine corsa 19 e la porzione di battuta 20 con l’otturatore 7 in posizione di chiusura, al fine di permettere la fuoriuscita del gas dal serbatoio anche in caso di sola sovratemperatura, come descritto in dettaglio nel seguito.
Il gas che si trova all’interno del serbatoio è sempre a pressione maggiore rispetto a quella dell’ambiente esterno ma può presentare una pressione minore rispetto a quella di soglia. Nella pratica, nel caso in cui il serbatoio sia quasi vuoto, a seguito di un’esposizione prolungata di quest’ultimo ad una fonte di calore, la pressione interna del gas può non raggiungere il valore di soglia per comprimere la molla 9 per spostare l’otturatore dalla posizione di chiusura a quella di apertura, e tuttavia superare la soglia di temperatura prevista cosicché in questa situazione, si può incorrere nel rischio di una esplosione del serbatoio.
Quando il fusibile è collassato essendo fuso a causa del superamento della temperatura di soglia, l’albero 10 è mantenuto dall’azione della molla 9 con il suo elemento di fine corsa 19 in battuta contro la porzione di battuta 20 del corpo di supporto 2.
Il gas tuttavia continua a spingere dall’interno del serbatoio verso l’ambiente esterno la testa di chiusura 8, che è scorrevolmente montata liberando un passaggio tra la stessa testa di chiusura 8 e la bocca di evacuazione 18 del canale di evacuazione 4.
Più chiaramente, la pressione del gas forza la testa di chiusura 8 a scorrere rispetto all'albero 10, per una altezza pari alla differenza tra l’altezza dell’elemento fusibile 14 e la corsa operativa 29 dell’albero 10, finché l’elemento di trattenimento 21 giunge in battuta contro una parete di fondo 28 del manicotto cavo 17. In particolare, in accordo con l’esempio illustrato nelle allegate figure, l’elemento di trattenimento 21 giunge in battuta contro la porzione anulare metallica 5 (come illustrato nella allegata figura 5). Vantaggiosamente, il foro passante 16 del manicotto cavo 17 è dotato di una sezione trasversale rispetto all’asse di sviluppo prevalente Y tale da permettere il passaggio dell’elemento di trattenimento 21 durante la movimentazione dell’otturatore 7 tra la posizione di chiusura e la posizione di apertura.
Pertanto, in caso di sola sovratemperatura, allo scopo di movimentare l’otturatore 7 dalla posizione di chiusura a quella di apertura, rimane definita una fessura di evacuazione 30 (figura 5) tra la testa di chiusura 8 ed il canale di evacuazione 4, ed in particolare tra la prima guarnizione 25 e la bocca di evacuazione 18. Tale fessura di evacuazione 30 rimane aperta anche nel caso in cui la pressione del gas all’interno del serbatoio sia più bassa del valore di soglia, ed il gas è libero di uscire velocemente, assicurando lo svuotamento rapido del serbatoio anche in caso di sola sovratemperatura.
Preferibilmente, l’elemento fusibile 14 è di forma sostanzialmente anulare ed è posto all’interno del vano di contenimento 15 ed in particolare è posto attorno all’albero 10 dell’otturatore 7.
Vantaggiosamente, la testa di chiusura 8 è dotata di luci di passaggio 22 (illustrate in figura 6) che rimangono definite tra l’elemento di trattenimento 21 ed il manicotto cavo 17 della testa di chiusura 8 dell’otturatore 7.
Operativamente, le luci di passaggio 22 sono suscettibili di essere attraversate dall’elemento fusibile 14 liquefatto una volta raggiunta la temperatura di soglia. Il materiale che compone l’elemento fusibile 14 è forzato ad uscire attraverso le luci di passaggio 22 dal manicotto cavo 17 verso l’ambiente esterno per azione della molla 9 che spinge l’elemento di trattenimento verso la parete di fondo 28 e per azione della pressione esercitata dal gas che spinge verso l’ambiente esterno il manicotto cavo 17.
Preferibilmente, l’elemento di trattenimento 21 comprende un dado avvitato all’albero 10 in corrispondenza della sua prima estremità 27, la quale è dotata di almeno una porzione esternamente filettata.
In questo modo, le luci di passaggio 22 rimangono definite tra le pareti perimetrali esterne del dado dell’elemento di trattenimento 21 e la faccia interna del manicotto cavo 17, il quale è preferibilmente di forma tubolare.
Forma inoltre oggetto della presente invenzione anche un metodo di funzionamento del dispositivo di sicurezza 1 fin qui descritto di cui, per semplicità di esposizione, si manterranno i riferimenti numerici già indicati.
Il metodo di funzionamento del dispositivo prevede in maniera alternativa o sequenziale una fase di funzionamento inoperativo, ovvero quando l'otturatore 7 è posto ad intercettazione e chiusura del canale di evacuazione 4 senza che si verifichino eventi di sovrappressione e di sovratemperatura; una fase di intervento per sovrappressione, in cui come sopra ricordato la pressione del gas vince la forza di contrasto della molla 9 determinando la fuoriuscita del gas, ed una fase di intervento per sovratemperatura in cui in presenza od in assenza di sovrappressione, ha luogo la fusione del fusibile 14.
Il metodo rivendicato di seguito descritto si riferisce ad una fase di intervento per sovratemperatura in assenza di sovrappressione.
Il metodo di funzionamento del dispositivo di sicurezza per un serbatoio di gas in pressione oggetto della presente invenzione comprende pertanto in caso di sovratemperatura ed in assenza di sovrappressione, inizialmente una fase di fusione dell’elemento fusibile 14, il quale è alloggiato nel vano di alloggiamento 15 della testa di chiusura 8. Tale fase è destinata a verificarsi al raggiungimento di un corrispondente valore di soglia per temperatura dell’elemento fusibile 14.
A seguito della fase di fusione l’elemento fusibile 14 si trova in forma liquida o almeno semiliquida e pertanto non è più in grado di fungere da riscontro meccanico per l’elemento di trattenimento 21 tirato dall’azione elastica della molla 9 e spinto dalla pressione del gas.
Segue quindi una fase di svuotamento, in cui l’elemento fusibile 14 fuoriesce dal manicotto cavo 17 della testa di chiusura 8, mediante la forza impressa da detta molla 9 contro l’elemento fusibile 14 impressa attraverso l’elemento di trattenimento 21, liberando almeno parzialmente il vano di alloggiamento 15.
Vantaggiosamente, il materiale che compone l’elemento fusibile 14 esce dal manicotto cavo 17 attraversando le luci di passaggio 22 che rimangono definite tra l’elemento di trattenimento 21 ed il manicotto cavo 17 medesimo.
Il metodo di funzionamento del dispositivo di sicurezza 1 oggetto della presente invenzione comprende inoltre una conseguente e successiva fase di allentamento della molla 9, in cui la molla 9 si espande forzando l’albero 10 a scorrere rispetto al manicotto cavo 17 fino a che l’elemento di fine corsa 19 dell’albero 10 giunge in battuta contro la porzione di battuta 20 del corpo di supporto 2.
Vantaggiosamente, a seguito della fase di allentamento della molla 9, l’albero 10 dell’otturatore 7 risulta bloccato con il suo elemento di fine corsa 19 in battuta contro la porzione di battuta 20 del corpo di supporto 2.
Il metodo di funzionamento comprende inoltre una fase di apertura in cui l’otturatore 7 raggiunge la posizione di apertura, mediante la movimentazione della testa di chiusura 8. Tale movimentazione è suscettibile di essere attuata dalla pressione del gas contenuto all’interno del serbatoio, il quale è atto a movimentare la testa di chiusura 8 medesima verso l’ambiente esterno scorrendo sull’albero 10, liberando almeno parzialmente il canale di evacuazione 4 per permettere al gas in pressione di fuoriuscire dal serbatoio.
Più in dettaglio, a seguito della fase di apertura la prima guarnizione anulare 25 è svincolata dalla battuta contro la bocca di evacuazione 18, tra le quali resta definita una fessura di evacuazione 30 sostanzialmente anulare che rimane aperta anche in caso di sola sovratemperatura con pressione interna al serbatoio minore rispetto al valore di soglia.
Vantaggiosamente, nella fase di allentamento della molla 9, l’albero 10 scorre rispetto alla testa di chiusura 8 lungo la corsa operativa 29 pari alla distanza lungo l’asse di sviluppo prevalente Y tra l’elemento di fine corsa 19 e la porzione di battuta 20 con l’otturatore 7 in posizione di chiusura.
La corsa operativa 29 percorsa dall’albero 10 durante tale fase di allentamento è minore dell’altezza dell’elemento fusibile 14 e pertanto l’elemento di trattenimento 21 non è ancora giunto in battuta contro la parete di fondo 28 del manicotto cavo 17, e nel caso particolare illustrato nelle allegate figure l’elemento di trattenimento 21 non è giunto in battuta contro la porzione anulare metallica 5 alloggiata all’interno del vano di contenimento 15, quando l’elemento di fine corsa 19 va in battuta contro la porzione di battuta 20.
Vantaggiosamente, nella fase di apertura la testa di chiusura 8 scorre rispetto all’albero 10 di una lunghezza pari alla differenza tra l’altezza dell’elemento fusibile 14 lungo l’asse di sviluppo prevalente Y e la corsa operativa 29, fino a giungere in battuta contro parete di fondo del manicotto cavo 17.
Più in dettaglio, la somma delle lunghezze percorse rispettivamente dall’albero 10 nella fase di allentamento della molla 9 e dalla testa di chiusura 8 durante la fase di apertura è pari all’altezza dell’elemento fusibile 14 lungo l’asse di sviluppo prevalente Y.
Il dispositivo di sicurezza 1 ed il suo metodo di funzionamento, entrambi oggetto della presente invenzione garantiscono pertanto una rapida evacuazione del gas contenuto all’interno del serbatoio in caso di sovrappressione ed in caso di sovratemperatura. In particolare, a seguito della fase di apertura rimane definita la fessura di evacuazione 30 tra la bocca di evacuazione 18 del corpo di supporto 2 e la testa di chiusura 8 dell’otturatore 7 che permette l’evacuazione del gas dal serbatoio anche in caso di sola sovratemperatura con una pressione interna del serbatoio più bassa del valore di soglia.
Il trovato così concepito raggiunge pertanto gli scopi prefissi.

Claims (10)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo di sicurezza per un serbatoio di gas in pressione, comprendente: − un corpo di supporto (2) destinato ad essere fissato alla parete di contenimento di un serbatoio, e delimitante internamente un canale di evacuazione (4), il quale è destinato a porre in collegamento di flusso il volume interno del serbatoio con l’ambiente esterno; − un otturatore (7) posto ad intercettazione di detto canale di evacuazione (4), estendentesi lungo un asse di sviluppo prevalente (Y) e movimentabile tra: − una posizione di chiusura, in cui detto otturatore (7) è posto a chiusura di detto canale di evacuazione (4) separando idraulicamente l’interno di detto serbatoio dall’ambiente esterno; − una posizione di apertura, in cui detto otturatore (7) libera almeno parzialmente detto canale di evacuazione (4) permettendo al gas in pressione contenuto in detto serbatoio di uscire verso l’ambiente esterno; detto otturatore (7) essendo dotato di: − un albero (10) sviluppantesi lungo detto asse di sviluppo prevalente (Y) e almeno parzialmente inserito all’interno di detto canale di evacuazione (4); − una testa di chiusura (8) fissata ad una prima estremità (27) di detto albero (10) rivolta verso l’ambiente esterno; − una molla (9) avvolta attorno a detto albero (10) e interposta tra detto corpo di supporto (2) e un elemento di contrasto (11) fissato ad una seconda estremità (23) di detto albero (10) rivolta internamente a detto serbatoio, atta a forzare detta testa di chiusura (8) di detto otturatore (7) in detta posizione di chiusura; − un elemento fusibile (14); detto dispositivo di sicurezza essendo caratterizzato dal fatto che: − detta testa di chiusura (8) comprende un manicotto cavo (17) dotato di un foro passante (16) attraversato scorrevolmente da detto albero (10) e delimitante un vano di alloggiamento (15) in cui è alloggiato detto elemento fusibile (14); − detto otturatore (7) comprende un elemento di trattenimento (21) fissato a detto albero (10) in corrispondenza di detta sua prima estremità (27), il quale è tirato da detta molla (9) contro detto elemento fusibile (14).
  2. 2. Dispositivo di sicurezza per un serbatoio di gas in pressione secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto albero (10) è provvisto di un elemento di fine corsa (19) il quale interagisce con una porzione di battuta (20) di detto corpo di supporto (2) con detto otturatore (7) in posizione di apertura.
  3. 3. Dispositivo di sicurezza per un serbatoio di gas in pressione secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che l’altezza di detto elemento fusibile (14) lungo detto asse di sviluppo prevalente (Y) è maggiore della distanza tra detto elemento di fine corsa (19) e detta porzione di battuta (20) con detto otturatore (7) in posizione di chiusura.
  4. 4. Dispositivo di sicurezza per un serbatoio di gas in pressione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta testa di chiusura (8) di detto otturatore (7) comprende una prima guarnizione anulare (25) meccanicamente associata a detto manicotto cavo (17); detto canale di evacuazione (4) presentando uno sviluppo anulare attorno a detto albero (10) ed essendo delimitato da una bocca di evacuazione (18) su cui è posta a tenuta detta guarnizione anulare (25) di detta testa di chiusura (8) con detto otturatore (7) in posizione di chiusura.
  5. 5. Dispositivo di sicurezza per un serbatoio di gas in pressione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta testa di chiusura (8) di detto otturatore (7) comprende una seconda guarnizione anulare (12) meccanicamente associata a detto albero (10); detta seconda guarnizione anulare (12) essendo posta a tenuta su una bocca interna (13) di detto manicotto cavo (17) ricavata lungo detto foro passante (16).
  6. 6. Dispositivo di sicurezza per un serbatoio di gas in pressione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto elemento fusibile (14) è di forma sostanzialmente anulare ed è posto all’interno di detto vano di contenimento (15) e attorno a detto albero (10) di detto otturatore (7).
  7. 7. Dispositivo di sicurezza per un serbatoio di gas in pressione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta testa di chiusura (8) è dotata di luci di passaggio (22) che rimangono definite tra detto elemento di trattenimento (21) e detto manicotto cavo (17) di detta testa di chiusura (8).
  8. 8. Metodo di funzionamento del dispositivo di sicurezza per un serbatoio di gas in pressione secondo la rivendicazione 1, comprendente le seguenti fasi operative: − una fase di fusione di detto elemento fusibile (14) alloggiato nel vano di alloggiamento (15) di detta testa di chiusura (8), una volta raggiunto il valore di soglia per la temperatura di detto elemento fusibile (14); − una fase di svuotamento, in cui detto elemento fusibile (14) fuoriesce da detto manicotto cavo (17) di detta testa di chiusura (8), mediante la forza impressa da detta molla (9) e dalla pressione del gas contro detto elemento fusibile (14) attraverso detto elemento di trattenimento (21), liberando almeno parzialmente detto vano di alloggiamento (15); − una successiva fase di allentamento di detta molla (9), in cui detta molla (9) si espande forzando detto albero (10) a scorrere rispetto a detto manicotto cavo (17) fino a che un elemento di fine corsa (19) di detto albero (10) giunge in battuta contro una porzione di battuta (20) di detto corpo di supporto (2); − una conseguente fase di apertura in cui detto otturatore (7) raggiunge detta posizione di apertura, mediante la movimentazione di detta testa di chiusura (8) per la pressione del gas contenuto all’interno del serbatoio, la quale movimenta detta testa di chiusura (8) verso l’ambiente esterno scorrendo su detto albero (10), liberando almeno parzialmente detto canale di evacuazione (4) per permettere al gas in pressione di fuoriuscire dal serbatoio.
  9. 9. Metodo di funzionamento di un dispositivo di sicurezza per un serbatoio di gas in pressione secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che in detta fase di allentamento detto albero (10) scorre rispetto a detta testa di chiusura (8) di una corsa operativa (29) pari alla distanza lungo detto asse di sviluppo prevalente (Y) tra detto elemento di fine corsa (19) e detta porzione di battuta (20) con detto otturatore (7) in posizione di chiusura; in detta fase di apertura detta testa di chiusura (8) scorrendo rispetto a detto albero (10) di una lunghezza pari alla differenza tra l’altezza di detto elemento fusibile (14) lungo detto asse di sviluppo prevalente (Y) e detta corsa operativa (29).
  10. 10. Metodo di funzionamento di un dispositivo di sicurezza per un serbatoio di gas in pressione secondo una delle rivendicazioni 8 o 9, caratterizzato dal fatto che a seguito di detta fase di apertura rimane definita una fessura di evacuazione (30) tra detta bocca di evacuazione (18) e detta testa di chiusura (8) che permette l’evacuazione del gas dal serbatoio in caso di sovratemperatura e a pressione più bassa del valore di soglia.
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