IT202100002765A1

IT202100002765A1 - Sistema di presa e spina elettrica di sicurezza ad utilizzo facilitato e con ritenuta magnetica

Info

Publication number: IT202100002765A1
Application number: IT102021000002765A
Authority: IT
Inventors: Michele Marco Tizza; Alessandra Rinaldi; Alberto Reatti
Original assignee: Univ Degli Studi Di Firenze
Priority date: 2021-02-08
Filing date: 2021-02-08
Publication date: 2021-05-08
Also published as: JP2024506060A; EP4289028A1; US20240113481A1; WO2022168130A1

Description

Descrizione dell?Invenzione Industriale avente per titolo:

?SISTEMA DI PRESA E SPINA ELETTRICA DI SICUREZZA AD UTILIZZO FACILITATO E CON RITENUTA MAGNETICA?

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un sistema di presa e spina elettrica, pi? precisamente ad un frutto, e la relativa spina, provvisto di mezzi atti ad impedire l?accesso ai contatti elettrici della presa quando la spina non ? inserita e di mezzi di ritenzione magnetica per mantenere la spina inserita nella presa.

La particolare forma consente di non avere un verso predefinito di inserimento, assicurando facilit? di utilizzo e sicurezza, anche ad utenti con disabilita motorie e sensoriali (ad esempio ipovedenti).

Le prese attuali presentano alcuni inconvenienti. In primo luogo, in caso di inciampo nel filo elettrico, si rischia di rompere le connessioni elettriche con pericolo di cortocircuito e perdita della protezione della presa. Ci? accade perch?, in caso di inciampo, la trazione sul filo ha una forte componente trasversale rispetto alla direzione di inserimento/sfilamento della presa.

In secondo luogo non si ? mai in grado di comprendere se fase e neutro sono collegate nel modo migliore, ovvero fase della presa con fase della spina e neutro della presa con neutro della spina. Esistono dispositivi che assicurano detto collegamento, ma fanno ricorso ad accoppiamenti scanalati di difficile inserimento, soprattutto per utenti con disabilita motorie e sensoriali.

Scopo della presente invenzione ? quello di fornire un dispositivo in grado di risolvere i suddetti inconvenienti.

Il suddetto ed altri scopi e vantaggi dell?invenzione, quali risulteranno dal seguito della descrizione, vengono raggiunti con un sistema presa/spina, conforme alla rivendicazione 1, in cui:

- ? impedito l?accesso ai contatti elettrici di fase e neutro quando la spina non ? inserita nella presa;

- ? assicurato il collegamento fase con fase e neutro con neutro.

Detto sistema presa/spina ? caratterizzato dal fatto che all?interno della presa ? presente un elemento porta contatti che, a seguito dell?inserimento della spina, arretra e interagisce con un sistema di guide inclinate ricavate in una parte posteriore strutturale della presa, provocando un movimento trasversale dei contatti elettrici di fase e neutro, atto ad effettuare una connessione con dei corrispondenti contatti elettrici di fase e neutro presenti sulla spina.

Forme di realizzazione preferite e varianti non banali della presente invenzione formano l?oggetto delle rivendicazioni dipendenti.

In particolare il sistema presa/spina secondo l?invenzione prevede una ritenzione magnetica della spina, che garantisce il mantenimento in posizione della spina, ma consente di evitare danni alle persone e alle connessioni elettriche in caso di inciampo nel filo, in quanto la forza magnetica di ritenzione non viene aumentata da un traino del filo non allineato con la direzione di inserimento/sfilamento della spina.

Sia la spina che la presa sono di forma cilindrica, per cui non e mai necessario ricercare un verso di inserimento, come invece succede con le prese tradizionali, quindi ne risulta agevolato l?uso da parte di persone disabili. La forma cilindrica, unita ad una particolare disposizione dei contatti, garantisce una connessione a regola d?arte, ovvero fase con fase e neutro con neutro.

Per quanto riguarda il passaggio della corrente elettrica, la presa accoglie la spina attivando inizialmente il collegamento di messa a terra. Solo quando la spina ? prossima al fine corsa i contatti di fase e neutro vengono scoperti, attivando cos? il passaggio della corrente. I contatti della presa quindi risultano inaccessibili (tranne il polo della messa a terra) finch? la spina non ? inserita.

Le dimensioni totali della presa sono paragonabili al frutto della presa denominata ?Schuko? cos? che un inserimento in commercio non necessiti di eccessivi stravolgimenti.

Secondo una forma preferita di attuazione il magnete presente all?interno della presa ? sostituito da una bobina elettromagnetica che, tramite l?utilizzo di un interruttore, permette di avere un campo elettromagnetico di ritenuta, che quindi si disattiva nel momento in cui viene interrotto il passaggio di corrente grazie all?interruttore, permettendo di liberare, senza pi? alcun tipo di ritenuta, la presa.

Attraverso l?uso dei magneti e possibile eliminare sia i problemi dovuti alla ritenuta meccanica, sia l?usura che questa comporta ai contatti in tensione, nonch? tutti i problemi legati all?inciampo citati precedentemente.

Resta inteso che tutte le rivendicazioni allegate formano parte integrante della presente descrizione.

Risulter? immediatamente ovvio che si potranno apportare a quanto descritto innumerevoli varianti e modifiche (ad esempio relative a forma, dimensioni, disposizioni e parti con funzionalit? equivalenti) senza discostarsi dal campo di protezione dell'invenzione, come appare dalle rivendicazioni allegate.

La presente invenzione verr? meglio descritta da alcune forme preferite di realizzazione, fornite a titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento ai disegni allegati, nei quali:

- la FIG. 1 mostra un sistema di presa e spina elettrica secondo la presente invenzione;

- le FIGG. 2 (a, b) mostrano in tre viste ortogonali e una prospettica la spina secondo l?invenzione;

- le FIGG. 3 (a, b) mostrano in sezione la presa secondo l?invenzione, rispettivamente in configurazione chiusa e aperta;

- le FIGG. 4, 5 e 6 mostrano in tre viste ortogonali e una prospettica gli elementi interni della presa;

- la FIG. 7 mostra una variante del sistema di presa e spina elettrica secondo l?invenzione;

- le FIGG. 8 (a, b) mostrano rispettivamente la spina e la presa secondo detta variante.

Nel seguito, verr? chiamata ?chiusa?, la configurazione secondo cui i contatti elettrici sono nascosti, e ?aperta?, la configurazione secondo cui i contatti elettrici sono scoperti.

Facendo riferimento alle FIGG. 1, 2, 3 e 4, con (1) ? indicato un sistema spina (10)/presa (20) secondo l?invenzione.

La spina (10) ? mostrata secondo due viste ortogonali e una vista prospettica in FIG. 2. Detta spina (10) comprende un corpo cilindrico (11) provvisto di un?impugnatura (11a). Il corpo cilindrico (11) si inserisce in una corrispondente cavit? (21) ricavata sulla presa (20). Inoltre all?interno di detto corpo cilindrico (11) ? presente una cavit? (12) (FIG.2b) atta ad accogliere una protuberanza (22) presente nella presa (20).

Sulla superficie esterna del corpo cilindrico (11) ? presente un primo contatto (13) per la fase mentre sulla superficie interna della cavit? (12) ? presente un secondo contatto (14) per il neutro ed, in posizione assiale, un terzo contatto (15) per la terra.

Sul fondo della cavit? (12), ma non accessibile dall?esterno, ? presente un primo magnete (16) destinato ad interagire con un secondo ed un terzo magnete (26, 27) presenti nella presa (20), in modo da mantenere la spina (10) in posizione quando ? inserita nella presa (20).

Dalla parte opposta a quella in cui sono presenti detti contatti (13, 14, 15), esce un cavo elettrico tripolare (17). I tre cavi interni al cavo tripolare (17) sono collegati ai tre contatti (13), (14) e (15) con morsetti di tipo noto (non rappresentati.

In FIG. 3 ? mostrata in sezione la presa (20).

In particolare in FIG 3a ? mostrata la presa (20) in configurazione ?chiusa?, cio? con i contatti elettrici nascosti, quando non ? inserita la spina (10). In FIG. 3b ? mostrata la presa (20) in configurazione ?aperta? cio? con i contatti elettrici scoperti, quando ? inserita la spina (10).

La presa (20) comprende un frontale (23), rappresentato in dettaglio nella FIG. 4, una parte posteriore strutturale (24) ed un elemento porta contatti (30), che si inserisce tra detto frontale (23) e detta parte posteriore strutturale (24).

Il frontale (23) individua detta cavit? (21) e detta protuberanza (22), che si inserisce nella cavit? (12) della spina (20). Il frontale (23) ? realizzato in due parti: una parte anteriore (23a), comprendente detta protuberanza (22), e una parte posteriore (23b), separate dalla linea tratteggiata (23c), in modo tale che, quando la spina (10) viene inserita nella presa (20), il fondo (23b) di detto frontale (23) arretra, insieme a detto elemento porta contatti (30) e scopre i contatti elettrici della presa (20), detto arretramento comportando una deformazione di mezzi elastici (31), come chiaramente mostrato in FIG. 3b.

All?interno del frontale (23) e della protuberanza (22), sono alloggiati rispettivamente detti secondo e terzo magnete anulare (26, 27) destinati ad interagire con detto primo magnete (16), alloggiato all?interno della spina (10), in modo da mantenere detta spina (10) in posizione quando ? inserita nella presa (20).

La parte strutturale (24) della presa (20) comprende un primo sistema di guide inclinate (25) ed un secondo sistema di guide inclinate ortogonale al primo, che per questo motivo non appare nel disegno di FIG. 3. La funzione di detti sistemi di guida verr? specificata nel seguito.

Tra il frontale (23) e la parte strutturale (24) della presa (20) ? alloggiato detto elemento porta contatti (30), meglio rappresentato nelle FIGG. 5 e 6, rispettivamente in configurazione ?chiusa? e ?aperta?.

Sul retro dell?elemento strutturale (24) ? presente una morsettiera (28), collegata elettricamente con detti contatti elettrici (32, 33, 34).

I contatti elettrici presenti sull?elemento porta contatti (30), mostrati in modo pi? chiaro nelle FIGG. 5 e 6, sono:

- una prima coppia di contatti (32) per la fase; - una seconda coppia di contatti (33) per il neutro;

- un contatto assiale (34) per la terra.

In FIG. 4 ? mostrato in tre viste ortogonali e una vista prospettica detto frontale (23), con evidenziato il fondo (23b), disegnato con linea tratteggiata, che arretra per effetto dell?inserimento della spina (10).

Sul fianco del frontale (23) ? realizzata una prima coppia di aperture (23d), posizionata lungo il bordo (23c), per far emergere detta prima coppia di contatti elettrici (32). Sul fianco del frontale (23) ? realizzata anche una seconda coppia di aperture (23e) in cui si inseriscono a scatto dei dentini (35), posti alla sommit? di astine flessibili (35a) facenti parte di detto porta contatti (30).

L?elemento porta contatti (30) comprende una base (36) sulla quale scorrono trasversalmente una prima e una seconda coppia di supporti (37) e (38), rispettivamente per i contatti di fase (32) e neutro (33). A detta base (36) sono collegate anche dette astine flessibili (35a) le cui estremit? sono conformate in modo da realizzare detti dentini (35). Detti dentini (35) sono conformati in modo da poter entrare agevolmente in dette aperture (23e) ricavate sui fianchi del frontale (23) della presa (20), ma di poterne uscire con una moderata sollecitazione, in modo da effettuare un bloccaggio debole, atto a migliorare il mantenimento della presa (20) in posizione di chiusura, collaborando con detti elementi elastici (31), ma non impedendone l?apertura a seguito dell?inserimento della spina (10).

Il bloccaggio operato dai dentini (35), pur essendo blando, ? tuttavia fondamentale affinch? si eviti un'esposizione involontaria dei contatti, o meglio, si eviti che inavvertitamente, introducendo un oggetto nella cavit? (21), si possa accedere ai contatti in tensione. In altre parole i dentini (35) sono dispositivi di sicurezza, senza i quali la presa (20) non potrebbe rispettare i requisiti minimi di sicurezza previsti.

Su detti primi supporti (37) sono ricavate delle guide inclinate (37a) che impegnano detto primo sistema di guide inclinate (25), presente sulla struttura (24) della presa (20). L?effetto di detto impegno ? uno spostamento trasversale di detti primi supporti (37) dei contatti di fase (32) in seguito all?arretramento del porta contatti (30).

Analogamente, su detti supporti (38) sono ricavate delle guide inclinate (38a) che impegnano detto secondo sistema di guide inclinate (non rappresentato), presente sulla struttura (24) della presa (20). Anche in questo caso l?effetto di detto impegno ? uno spostamento trasversale di detti secondi supporti (38) dei contatti di neutro (33) in seguito all?arretramento del porta contatti (30).

In pratica, quando la spina (10) viene inserita nella presa (20), il fondo (23b) del frontale (23) arretra e, con esso, il porta contatti (30), vincendo la reazione elastica degli elementi elastici (31) e provocando la contemporanea fuoriuscita dei dentini (35) dalle aperture (23e). Per effetto dell?arretramento dell?elemento porta contatti (30), detti primo e secondo sistema di guide inclinate (25) presenti sulla struttura (24) della presa (20) interagiscono con le guide inclinate (37a), (38a) dei supporti (37) dei contatti di fase (32) e (38) dei contatti di neutro (33), i quali effettuano un movimento in direzione trasversale, come indicato dalle frecce, per venire allo scoperto.

In particolare i supporti (37) dei contatti di fase (32) si avvicinano all?asse della presa (20), mentre i supporti (38) dei contatti di neutro (33) se ne allontanano, in modo da andare in contatto rispettivamente con i contatti di fase (13) e i contatti di neutro (14) della spina (10).

Contemporaneamente il contatto di terra (15) della spina (10) si inserisce nel contatto di terra (34) della presa (20). In queste condizioni il primo magnete (16) della spina (10) ? sufficientemente vicino al secondo e al terzo magnete (26, 27) della presa (20) per effettuare un sicuro bloccaggio della spina (10) all?interno della presa (20).

Nelle FIGG. 7 e 8 ? mostrata una variante (100) del sistema spina (110)/presa (120) secondo l?invenzione.

Detta spina (110) comprende un corpo (111) provvisto di un?impugnatura (112). Il corpo (111) si inserisce in una corrispondente cavit? (121) ricavata sulla presa (120).

Sulla superficie esterna del corpo spina (111) ? presente una prima coppia di contatti elettrici (113) per la fase ed una seconda coppia di contatti elettrici (114) per il neutro.

Inoltre all?interno di detto corpo (111) ? presente, in posizione assiale, un contatto di terra (115) che si connette con un contatto di terra (134) della presa (120).

Dalla parte opposta a quella in cui sono presenti detti contatti (113, 114, 115), esce un cavo elettrico tripolare (117). I tre cavi interni al cavo tripolare (117) sono collegati ai tre contatti (113), (114) e (115) con morsetti di tipo noto (non rappresentati).

A sua volta la presa (120) comprende un frontale (123), in cui ? ricavata detta cavit? (121), una parte posteriore strutturale (124) e i contatti di fase (132), di neutro (133) e di terra (134).

In FIG. 8b ? mostrata la presa (120) in configurazione chiusa ed in FIG. 8c la stessa presa (120) in configurazione aperta, in cui sono visibili detti contatti di fase (132) di neutro (133) e di terra (134).

I contatti di fase (113) per la spina (110) e (132) per la presa (120) sono posti in posizioni diagonalmente opposte e altrettanto avviene per i contatti di neutro (114) per la spina (110) e (133) per la presa (120). In questo modo, in entrambi i versi di inserimento possibili, ? sempre assicurato il collegamento fase con fase e neutro con neutro.

Nella parte interna della presa (120) ? presente un elemento porta contatti (non rappresentato) che ha la stessa funzionalit? del corrispondente elemento porta contatti (30) della presa (20). Anche in questo caso l?elemento porta contatti ? provvisto di supporti dei contatti (132) di fase e (133) di neutro che, in seguito all?inserimento della spina (110), arretra e, attraverso un movimento trasversale di detti supporti dei contatti, effettua la connessione elettrica con i corrispondenti contatti della spina (110). Detto movimento trasversale ? provocato da un?interazione tra delle guide inclinate presenti sui supporti porta contatti (non rappresentati) con delle corrispondenti guide inclinate (non rappresentate) presenti sulla parte posteriore strutturale (124) della presa (120).

Infine, anche in questa variante ? preferibilmente presente un sistema di ritenzione magnetica.

Le dimensioni totali delle prese (20) e (120) sono paragonabili rispettivamente ai frutti delle prese commerciali ?Schuko? e italiana, cosi che sia agevolato un inserimento nel commercio.

Si sono descritte delle forme preferite di attuazione dell?invenzione, ma naturalmente esse sono suscettibili di ulteriori modifiche e varianti nell?ambito della medesima idea inventiva. In particolare, agli esperti nel ramo risulteranno immediatamente evidenti numerose varianti e modifiche, funzionalmente equivalenti alle precedenti, che ricadono nel campo di protezione dell'invenzione, come evidenziato nelle rivendicazioni allegate nelle quali i segni di riferimento posti tra parentesi non possono essere interpretati nel senso di limitare le rivendicazioni stesse. Inoltre, la parola ?comprendente? non esclude la presenza di elementi e/o fasi diversi da quelli elencati nelle rivendicazioni. L?articolo ?un?, ?uno? o ?una? precedente un elemento non esclude la presenza di una pluralit? di tali elementi. Il semplice fatto che alcune caratteristiche siano citate in rivendicazioni dipendenti diverse tra loro non indica che una combinazione di queste caratteristiche non possa essere vantaggiosamente utilizzata.

Claims

RIVENDICAZIONI

1. Sistema (1, 100) presa (20, 120)/spina (10, 110), in cui:

- ? impedito l?accesso ai contatti elettrici di fase (32, 132) e neutro (33, 133) della presa (10, 120) quando la spina (10, 110) non ? inserita nella presa (20, 120);

- ? assicurato il collegamento fase con fase e neutro con neutro;

caratterizzato dal fatto che all?interno della presa (20, 120) ? presente un elemento porta contatti (30) che, a seguito dell?inserimento di detta spina (10, 110), arretra e interagisce con un sistema di guide inclinate (25) ricavate in una parte posteriore strutturale (24, 124) della presa (20, 120), provocando un movimento trasversale dei contatti elettrici di fase (32, 132) e neutro (33, 133), atto ad effettuare una connessione con dei corrispondenti contatti elettrici di fase (13, 113) e neutro (14, 114) presenti sulla spina (10, 110).

2. Sistema (1) presa (20)/spina (10), secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta spina (10) comprende:

- un corpo cilindrico (11) che si inserisce in una corrispondente cavit? (21) ricavata su una parte frontale (23) della presa (20), all?interno di detto corpo cilindrico (11) essendo ricavata una cavit? (12);

- un primo contatto (13) di fase posizionato sulla superficie esterna di detto corpo cilindrico (11);

- un secondo contatto (14) di neutro posizionato sulla superficie interna di detta cavit? (12);

- un terzo contatto (15) di terra, posizionato assialmente all?interno di detta cavit? (12).

3. Sistema (1) presa (20)/spina (10), secondo le rivendicazioni 1 e 2, caratterizzato dal fatto che detta presa (20) comprende:

- detto frontale (23);

- detta parte posteriore strutturale (24);

- detto elemento porta contatti (30), che si inserisce tra detto frontale (23) e detta parte posteriore strutturale (24).

4. Sistema (1) presa (20)/spina (10), secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detta parte frontale (23) comprende:

- una parte anteriore (23a) che individua detta cavit? (21) della presa (20) e comprende una protuberanza (22) che si inserisce in detta cavit? (12) della spina (10);

- una parte posteriore (23b), separata da detta parte anteriore (23a), tale che, quando la spina (10) viene inserita nella presa (20), detta parte posteriore (23b) di detto frontale (23) arretra, insieme a detto elemento porta contatti (30) e scopre i contatti elettrici (32, 33) della presa (20), detto arretramento comportando una deformazione di mezzi elastici (31).

5. Sistema (1) presa (20)/spina (10), secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che sul fianco di detto frontale (23) ? realizzata una prima coppia di aperture (23d), posizionata lungo un bordo (23c), attraverso le quali emerge detta prima coppia di contatti elettrici di fase (32).

6. Sistema (1) presa (20)/spina (10), secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che sul fianco di detto frontale (23) ? realizzata una seconda coppia di aperture (23e) in cui si inseriscono a scatto dei dentini (35), posti alla sommit? di astine flessibili (35a) facenti parte di detto porta contatti (30).

7. Sistema (1) presa (20)/spina (10), secondo le rivendicazioni da 1 a 6, caratterizzato dal fatto che detto elemento porta contatti (30) comprende una base (36) sulla quale scorrono trasversalmente una prima e una seconda coppia di supporti (37) e (38), rispettivamente per detti contatti di fase (32) e neutro (33), avvicinando i contatti di fase (32) all?asse della presa (20) e allontanando i contatti di neutro (33) dall?asse della presa (20), in modo da portare detti contatti di fase (32) e neutro (33) in connessione con i rispettivi contatti di fase (13) e neutro (14) della spina (10), in cui detto scorrimento ? dovuto all?interazione di guide (37a) presenti su detti supporti (37) con un primo sistema di guide inclinate (25) e di guide (38a) presenti su detti supporti (38) con un secondo sistema di guide inclinate presenti su detto elemento posteriore strutturale (24) della presa (20), quando il fondo (23b) di detta parte frontale (23) di detta presa (20) arretra e, con esso, il porta contatti (30), vincendo la reazione di elementi elastici (31), per effetto dell?inserimento della spina (10,) nella presa (20).

8. Sistema (1) presa (20)/spina (10), secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che a detta base (36) sono collegate anche delle astine flessibili (35a) le cui estremit? sono conformate in modo da realizzare detti dentini (35) atti ad entrare agevolmente in dette aperture (23e) ricavate sui fianchi del frontale (23) della presa (20), ma ad uscirne con una moderata sollecitazione, in modo da effettuare un bloccaggio debole, atto a migliorare il mantenimento della presa (20) in posizione di chiusura, collaborando con detti elementi elastici (31), ma non impedendone l?apertura a seguito dell?inserimento della spina (10).

9. Sistema (1) presa (20)/spina (10), secondo almeno una delle rivendicazioni da 1 a 8, caratterizzato dal fatto di prevedere mezzi magnetici (16, 26, 27), all?interno della spina (10) e della presa (20), atti ad interagire in modo da mantenere la spina (10) all?interno della presa (20).

10. Sistema (1) presa (20)/spina (10), secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che detti mezzi magnetici comprendono un primo magnete o elettromagnete (16), all?interno della spina (10), ed un secondo e un terzo magnete o elettromagnete (26, 27), all?interno della presa (20).

11. Sistema (100) presa (120)/spina (110), secondo almeno una delle rivendicazioni da 1 a 10, caratterizzato dal fatto che dette spina (110) e presa (120) hanno forma rettangolare.

12. Sistema (100) presa (120)/spina (110), secondo la rivendicazione 11, caratterizzato dal fatto che: - i contatti di fase (113) della spina (110) e (132) della presa (120) sono posti in posizioni diagonalmente opposte;

- i contatti di neutro (114) per la spina (110) e (133) per la presa (120) sono anch?essi posti in posizioni diagonalmente opposte;

in modo tale che, in entrambi i versi di inserimento possibili, ? sempre assicurato il collegamento fase con fase e neutro con neutro.