IT202100009209A1 - Custodia - Google Patents

Description

Descrizione del trovato avente per titolo:

"CUSTODIA"

CAMPO DI APPLICAZIONE

Il presente trovato si riferisce ad una custodia a prova di esplosione, in particolare ma non solo, adatta all?uso in atmosfere esplosive per la presenza di gas o polveri combustibili, anche laddove siano presenti gas quali ad esempio acetilene, idrogeno e bisolfuro di carbonio.

STATO DELLA TECNICA

? noto che i requisiti progettuali e costruttivi in presenza di atmosfere esplosive sono definiti da norme Europee armonizzate alla Direttiva Europea ATEX 2014/34/UE.

Per l?applicazione ai soli gas, vapori e nebbie infiammabili, la norma EN60079-14 prevede il metodo ?Ex d?, ovvero il metodo di contenimento dell?esplosione in apparecchiature elettriche normalmente scintillanti oppure scintillanti solo in caso di guasto. Il metodo di protezione ?Ex d? ? in generale applicato ad apparecchiature elettriche non installabili direttamente in luoghi con pericolo di esplosione dovuto a presenza di atmosfere potenzialmente esplosive.

I suddetti metodi prevedono che le apparecchiature o i componenti che potrebbero provocare l'accensione dell'atmosfera potenzialmente esplosiva siano racchiuse in una custodia resistente alla pressione sviluppata da un'esplosione interna di una miscela esplosiva.

Il principio su cui si basano presuppone che sia impossibile impedire a un gas di penetrare ovunque, anche in presenza di guarnizioni. Se in una custodia si produce un innesco, che pu? essere rappresentato ad esempio da una scintilla tra due contatti elettrici, potrebbe avvenire un?esplosione che qualora non rimanesse confinata all? interno della custodia potrebbe far s? che questa si comporti come un ordigno esplosivo.

Per evitare questo, si utilizzano custodie costruite con una resistenza meccanica tale da contenere la sovrappressione causata dall?esplosione e che permettono la fuoriuscita dei gas combusti.

La fuoriuscita dei gas combusti dalla custodia pu? essere consentita da un giunto di laminazione, inteso come elemento di un?interfaccia tra due parti di una custodia, ad esempio un corpo e un coperchio. Il giunto di laminazione permette ai gas combusti di uscire dalla custodia stessa e di raffreddarsi durante il percorso, in modo che non siano pi? in grado di innescare l?atmosfera esterna alla custodia. In tal modo la custodia impedisce la propagazione verso l'atmosfera circostante degli effetti conseguenti all?innesco avvenuto al suo interno: scintille, fiamme libere, gas caldi, sovratemperatura.

Per questa ragione il giunto deve essere sufficientemente lungo e con un interstizio abbastanza stretto da garantire lo sfogo veloce dei gas combusti ed il loro raffreddamento, senza chiudere o sigillare la custodia.

Bisogna inoltre considerare che le custodie possono anche essere destinate ad essere aperte una o pi? volte per l?alloggiamento dei dispositivi al suo interno, per attivit? di manutenzione, per attivit? di programmazione e simili. I giunti di laminazione possono quindi essere del tipo a chiusura permanente o del tipo per l?apertura saltuaria per operazioni di gestione e/o manutenzione.

I giunti di laminazione possono essere non filettati o filettati. Tra i giunti filettati sono incluse diverse tipologie di giunto, i principali sono quelli cilindrici e conici. I giunti cilindrici e conici hanno la caratteristica di essere universali, utilizzabili per qualsiasi tipo di applicazione e con gas di qualunque gruppo. Normalmente sono difficili da trovare nelle apparecchiature in commercio a causa della loro difficolt? di realizzazione che si riflette in un maggior costo. I giunti piani, al contrario, sono i pi? comuni, ma hanno il difetto di non poter essere utilizzati ovunque; sono proibiti, infatti, in applicazioni per impianti ove vi sia la presenza di gas del gruppo II C, quale ad esempio acetilene, idrogeno e bisolfuro di carbonio. Altri tipi di giunti prevedono una combinazione di giunti cilindrici e piani o forme pi? complesse quali quelli a tratti multipli o a dente di sega.

Un problema delle custodie con giunti non piani ? che il sistema di chiusura della custodia pu? diventare complesso, in quanto ? necessario far coincidere le due rispettive parti del giunto posizionate sulle due rispettive parti della custodia, quali coperchio e corpo.

Esiste pertanto la necessit? di perfezionare una custodia che possa superare almeno uno degli inconvenienti della tecnica.

In particolare, uno scopo del presente trovato ? quello di fornire una custodia utilizzabile anche in atmosfere esplosive per la presenza di gas del gruppo IIC.

Inoltre, la custodia secondo il trovato deve essere apribile e richiudibile in modo semplice ed affidabile.

Un altro scopo del presente trovato ? quello di fornire una custodia che sia costruttivamente semplice.

Per ovviare agli inconvenienti della tecnica nota e per ottenere questi ed ulteriori scopi e vantaggi, la Richiedente ha studiato, sperimentato e realizzato il presente trovato.

ESPOSIZIONE DEL TROVATO

Il presente trovato ? espresso e caratterizzato nelle rivendicazioni indipendenti. Le rivendicazioni dipendenti espongono altre caratteristiche del presente trovato o varianti dell?idea di soluzione principale.

In accordo con i suddetti scopi, forme di realizzazione qui descritte si riferiscono ad una custodia a prova di esplosione che supera i limiti della tecnica nota ed elimina i difetti in essa presenti.

In accordo con forme di realizzazione, la custodia comprende un corpo ed un coperchio per la chiusura del corpo.

La custodia comprende un elemento di vincolo tra corpo e coperchio che presenta come unico grado di libert? una rotazione attorno ad un asse di rotazione. La suddetta custodia presenta quindi il vantaggio che non ? previsto l?utilizzo di elementi di vincolo, pi? complessi e costosi, che oltre alla rotazione permettano anche la traslazione del coperchio.

La custodia comprende inoltre un giunto di laminazione comprendente una sede atta ad alloggiare un elemento di impegno che presenta, nella sua sezione trasversale al suo sviluppo longitudinale, una forma a trapezio.

Detta sede presenta una forma coniugata alla forma dell?elemento di impegno, configurata per definire un gioco rispetto all?elemento di impegno che, vantaggiosamente, definisce un interstizio per la fuoriuscita di gas.

La custodia secondo il trovato ? quindi idonea alla non trasmissione di una accensione interna secondo la norma 60079-1. In particolare, la custodia presenta un giunto di laminazione a tratti multipli idoneo a laminare una eventuale esplosione interna evitando la propagazione all?esterno della custodia dell?esplosione stessa, nelle condizioni di prova peggiorative come definite dalla suddetta norma e con gas del gruppo IIC, che per loro natura sviluppano le pressioni maggiori e sono quindi i pi? difficilmente contenibili.

Uno spigolo dell?elemento di impegno, in uso, pu? essere atto a descrivere una traiettoria corrispondente ad una circonferenza avente come centro l?asse di rotazione e passante per lo spigolo dell?elemento di impegno.

Vantaggiosamente, la custodia secondo il trovato pu? presentare valori delle sue variabili dimensionali tali che il suddetto spigolo dell?elemento di impegno non incida in nessun punto della suddetta traiettoria con la sede. In particolare, le suddette variabili dimensionali sono relative ad altezza e larghezza del giunto, angolo di inclinazione e distanza dal centro di rotazione. In questo modo, la custodia secondo il trovato pu? presentare una rotazione di corpo e coperchio l?uno rispetto all?altro senza che vi sia interferenza tra di essi. In particolare, il percorso dello spigolo dell?elemento di impegno del giunto di laminazione non ? incidente rispetto alla sede.

Vantaggiosamente, le variabili dimensionali e le relative tolleranze dimensionali utilizzate per la definizione del giunto di laminazione sono atte a permettere l?utilizzo di elementi di vincolo aventi come unico grado di libert? la rotazione tra di loro del coperchio e del corpo della custodia, non essendo infatti necessari elementi di vincolo che oltre alla rotazione permettano anche la traslazione del coperchio, in quanto la rotazione relativa dei due componenti non presenta alcuna interferenza tra corpo e coperchio.

ILLUSTRAZIONE DEI DISEGNI

Questi ed altri aspetti, caratteristiche e vantaggi del presente trovato appariranno chiari dalla seguente descrizione di forme di realizzazione, fonite a titolo esemplificativo, non limitativo, con riferimento agli annessi disegni in cui:

- la fig. 1 ? una vista prospettica di una custodia secondo forme di realizzazione;

- la fig. 1 a ? una vista prospettica di un particolare ingrandito della custodia di fig. 1.

- le figg. da 2 a 4 sono sezioni laterali di una forma di realizzazione esemplificativa di un particolare della custodia di fig. 1 ;

- la fig. 4a ? un particolare ingrandito della fig. 4;

Per facilitare la comprensione, numeri di riferimento identici sono stati utilizzati, ove possibile, per identificare elementi comuni identici nelle figure. Va inteso che elementi e caratteristiche di una forma di realizzazione possono essere convenientemente combinati o incorporati in altre forme di realizzazione senza ulteriori precisazioni.

DESCRIZIONE DI FORME DI REALIZZAZIONE

Si far? ora riferimento nel dettaglio alle possibili forme di realizzazione del trovato, delle quali uno o pi? esempi sono illustrati nelle figure allegate a titolo esemplificativo non limitativo. Anche la fraseologia e terminologia qui utilizzata ? a fini esemplificativi non limitativi.

Forme di realizzazione qui descritte in riferimento alle figure in allegato si riferiscono ad una custodia 100 a prova di esplosione.

Con custodie 100 si intendono sia custodie o cassette di piccole o medie dimensioni, utilizzabili ad esempio come cassette di derivazione, cassette portamorsetti o simili, sia armadi ed involucri di dimensioni maggiori quali quelli per il contenimento di quadri di controllo, motori elettrici, trasformatori o simili.

Una custodia 100 pu? comprendere un corpo 101 ed un coperchio 102 per la chiusura del corpo 101.

Il corpo 101 pu? comprendere un elemento di riscontro 101 a e un contenitore 101 b atto al contenimento del contenuto da posizionare nella custodia 100.

L?elemento di riscontro 101 a pu? delimitare superiormente il contenitore 101b, costituendone il bordo superiore.

Il coperchio 102 pu? comprendere un elemento di riscontro 102a e un elemento di copertura 102b. L?elemento di copertura 102b pu? essere atto alla copertura della custodia 100.

L?elemento di riscontro 102a pu? delimitare inferiormente l?elemento di copertura 102b, costituendone il bordo inferiore.

L?elemento di riscontro 101a e l?elemento di riscontro 102a possono presentare, nel loro lato rispettivamente superiore e inferiore, una forma coniugata l?uno all?altro. In questo modo ? possibile ostacolare l?ingresso di gas e polveri all?intemo della custodia 100. Ad esempio e come rappresentato nelle figg.1 e 1a, l?elemento di riscontro 101 a e l?elemento di riscontro 102a sono piani almeno in una loro fascia esterna.

La larghezza L1 dell?elemento di riscontro 101 a ? preferibilmente superiore allo spessore del contenitore 101b. La larghezza L2 dell?elemento di riscontro 102a ? preferibilmente superiore allo spessore dell?elemento di copertura 102b.

Vantaggiosamente, in caso di esplosione, una maggiore larghezza L1, L2 degli elementi di riscontro 101a, 102a obbliga i gas di scarico a percorrere un percorso pi? lungo prima di uscire all?estemo della custodia 100, esaurendo quindi in maniera pi? efficace eventuali sovratemperature, fiamme e scintille. Nel contempo, uno spessore del contenitore 101b e dell?elemento di copertura 102b non vincolati alla larghezza L1, L2 degli elementi di riscontro 101a, 102a consente di contenere il peso e l?ingombro della custodia 100, a parit? di robustezza richiesta per il contenimento di un?eventuale esplosione.

Per la movimentazione del coperchio 102 rispetto al corpo 101, la custodia 100 pu? comprendere un elemento di vincolo 103, ad esempio una lamina flessibile o simili, preferibilmente e come rappresentato nelle figure una cerniera 103.

Come rappresentato nelle figg. da 2 a 4, la cerniera 103 pu? presentare due elementi di incenieramento 103a ed elementi 103b di fissaggio degli elementi di incenieramento 103 a rispettivamente al coperchio 102 e al corpo 101. Pu? presentare inoltre un perno del vincolo 103c, per vincolare tra loro i due elementi di incemieramento 103 a e permettere la rotazione attorno ad un asse di rotazione O.

L?asse di rotazione O pu? essere definito in corrispondenza dell? elemento di vincolo 103. Rispetto all?asse di rotazione O, corpo 101 e coperchio 102 sono atti a muoversi, l?uno rispetto all?altro, di un moto di rotazione F 1 (fig. 4).

L?elemento di vincolo 103 pu? presentare un solo grado di libert?, ed essere quindi atto a consentire solo un moto di rotazione tra coperchio 102 e corpo 101. Il moto tra coperchio 102 e corpo 101 pu? quindi non presentare componenti di tipo traslazionale.

Detta custodia 100 pu? comprendere un giunto 10 di laminazione che pu? comprendere una sede 11 ed un elemento d?impegno 12.

In una forma di realizzazione preferita, la sede 11 pu? essere posizionata sul corpo 101 mentre l?elemento d?impegno 12 pu? essere posizionato sul coperchio 102. In particolare, la sede 11 pu? essere posizionata sull?elemento di riscontro 101a del corpo 101 mentre l?elemento d?impegno 12 pu? essere posizionato sull?elemento di riscontro 102a del coperchio 102.

In una ulteriore forma di realizzazione non rappresentata nelle figure, la sede 11 pu? essere posizionata sul coperchio 102 mentre l?elemento d?impegno 12 pu? essere posizionato sul corpo 101.

In particolare e come rappresentato nelle figg. 2, 3 e 4, l?elemento d?impegno 12 pu? avere, in una sezione trasversale al suo sviluppo longitudinale, una forma a trapezio, preferibilmente a trapezio isoscele. La sede 11 pu? presentare una forma coniugata alla forma dell?elemento d?impegno 12, con dimensioni superiori alla forma dell?elemento d?impegno 12 di rispettivi valori di gioco necessari a definire, in uso, un interstizio 13 per la fuoriuscita di gas. I suddetti valori di tolleranza, e quindi l?altezza o le altezze dell?interstizio 13, sono calcolabili in modo noto.

In uso, il giunto 10 non disegna quindi il percorso circolare per la fuoriuscita dei gas solitamente utilizzato per il gruppo di gas IIC, ma un percorso lineare a tratti, sviluppato per adattare la forma della custodia 100 alle prevalenti richieste del mercato, senza vincolarla.

Il giunto 10, definibile come giunto a tratti multipli, a differenza dei giunti piani ? utilizzabile anche laddove siano presenti gas del gruppo IIC. Nelle figg. 2, 3, 4, 4a viene rappresentato, in sezione, un dettaglio di una custodia 100 nella sua parte comprendente il giunto di laminazione 10 e la cerniera 103.

In riferimento alle figg. 2 e 3, possono essere definite le seguenti variabili dimensionali relative agli elementi di riscontro 101a, 102a:

- a: distanza dell?inizio della sede 11 dal centro di rotazione O;

- b: larghezza massima dell?elemento d?impegno 12;

- c: proiezione sull?orizzontale del gioco tra sede 11 ed elemento d?impegno 12;

- a: angolo d?inclinazione dell?elemento d?impegno 12 e della sede 11 rispetto ad un asse verticale X;

- d: altezza dell?elemento d?impegno 12;

- r: raggio della circonferenza avente come centro l?asse di rotazione O e passante per lo spigolo 12a.

In un sistema di questo tipo la criticit? ? rappresentata dalla rotazione dello spigolo 12a dell?elemento d?impegno 12 opposto all?asse di rotazione O. Come rappresentato nelle figg. 4 e 4a, tale elemento d?impegno 12, in occasione del moto di rotazione relativo tra corpo 101 e coperchio 102, segue una traiettoria TA a forma di arco di circonferenza avente come centro il centro di rotazione O del sistema e raggio r.

I valori delle variabili dimensionali a, b, c, d, r, a della custodia 100 possono essere tali che la suddetta traiettoria TA non sia incidente in nessun punto con la sede 11, come apprezzabile nell?ingrandimento riportato nella fig. 4a.

Per esprimere il raggio r di tale circonferenza rispetto alle suddette variabili dimensionali a, b, c, d, a si consideri un triangolo TRI rettangolo, in fig. 2 identificato con le lettere MOP, avente come cateto minore l?altezza d dell?elemento d?impegno 12, e il cui cateto maggiore ? calcolabile in funzione delle variabili dimensionali a, b, c, d, a.

Si consideri inoltre un triangolo TR2 rettangolo, in fig. 3 identificato con le lettere MNP, avente come cateto maggiore l?altezza d dell?elemento d?impegno 12 e come angolo tra cateto maggiore ed ipotenusa un angolo pari all?angolo a. Sia e il cateto minore del triangolo TR2.

Il valore di e pu? essere calcolato come:

e = d * sen ?

La lunghezza f del cateto maggiore del triangolo TR1 pu? quindi essere calcolata come:

f= a c b - e

Il raggio r della circonferenza corrispondente alla traiettoria TA espresso rispetto alle suddette variabili dimensionali a, b, c, d, a ? quindi pari a:

La circonferenza corrispondente alla traiettoria TA pu? assumere come suo valore maggiore una circonferenza coincidente con la circonferenza C avente come centro l?asse di rotazione O e tangente al profilo della sede 11.

Come rappresentato in fig. 4a, il raggio R di questa circonferenza sar? ortogonale, nel punto Z, al profilo della sede 11 stessa per la definizione intrinseca di tangente. Il suddetto raggio R ? pari al cateto del triangolo TR3 rettangolo, in fig. 3 identificato con le lettere OQS, avente in modo noto come angolo minore un angolo corrispondente ad a, e un? ipotenusa di lunghezza g:

g= a b 2 * c

Da cui:

R= g * cos a

In riferimento a quanto sopra, la custodia 100 pu? presentare parametri dimensionali tali da soddisfare le seguenti condizioni geometriche:

R- r - t > 0

dove t ? definito come la tolleranza accettata di forma e di posizione, come rappresentato nel dettaglio ingrandito di fig. 4a.

In forma esplicita, le condizioni geometriche possono essere espresse in funzione delle variabili dimensionali a, b, c, d, a dalla seguente formula:

Vantaggiosamente e come rappresentato nella fig. 4a, le suddette condizioni geometriche, e le variabili cos? impostate, sono tali che la traiettoria TA a forma di arco dell?elemento d?impegno 12 non sia incidente rispetto alla sede 11. In tale modo, non possono esserci interferenze tra corpo 101 e coperchio 102.

La custodia 100 pu? presentare dei sistemi di fissaggio del coperchio 102 al corpo 101, atti a mantenere chiusa la custodia 100. I sistemi di fissaggio possono essere posizionati in corrispondenza del contenitore 101b e dell?elemento di copertura 102b, preferibilmente sono posizionati sugli elementi di riscontro 101 a, 102a.

Detti sistemi di fissaggio possono comprendere ganci, viti o simili. Preferibilmente e come rappresentato nelle figure, i sistemi di fissaggio comprendono delle viti. I sistemi di fissaggio possono comprendere inoltre cavit? di alloggiamento 104 di detti ganci, viti e simili, ad esempio delle cavit? per l?inserimento dei ganci o preferibilmente dei fori 104 filettati coniugati alle viti o simili.

Detti sistemi di fissaggio sono atti a mantenere in sede il coperchio 102 in caso di esplosione.

La custodia pu? presentare inoltre, in corrispondenza dell?elemento di riscontro 102a, una scanalatura 106. La scanalatura 106 pu? essere posizionata nelle vicinanze dell?elemento d?impegno 12. Ad esempio pu? scorrere parallelamente all?elemento d?impegno 12.

La scanalatura 106 pu? essere atta ad alloggiare una guarnizione, per limitare l?ingresso di gas e polveri all? interno della custodia.

Forme di realizzazione qui descritte si riferiscono inoltre ad un giunto 10 di laminazione atto a cooperare con una custodia 100 a prova di esplosione.

Il giunto 10 comprende un elemento d?impegno 12 e una sede 11. Detto elemento d?impegno 12 pu? presentare, nella sua sezione trasversale al suo sviluppo longitudinale, una forma a trapezio.

Detta sede 11 pu? essere atta ad alloggiare l?elemento d?impegno 12 e pu? presentare una forma coniugata alla forma di detto elemento 12 cos? da definire un gioco della sede 11 rispetto all?elemento d?impegno 12. ? chiaro che alla custodia 100 a prova di esplosione e al giunto 10 di laminazione fin qui descritti possono essere apportate modifiche e/o aggiunte di parti, senza per questo uscire dall?ambito del presente trovato come definito dalle rivendicazioni.

Nelle rivendicazioni che seguono, i riferimenti tra parentesi hanno il solo scopo di facilitarne la lettura e non devono essere considerati come fattori limitativi per quanto attiene all? ambito di protezione sotteso nelle specifiche rivendicazioni.

Claims (8)

RIVENDICAZIONI

1. Custodia (100) a prova di esplosione comprendente un corpo (101) ed un coperchio (102), caratterizzata dal fatto che tra detto corpo (101) e detto coperchio (102) ? presente un elemento di vincolo (103) che ha come unico grado di libert? una rotazione attorno ad un asse di rotazione (O) e che presenta un giunto (10) di laminazione comprendente una sede (11) con una forma coniugata ed atta ad alloggiare un elemento d?impegno (12) con forma trapezoidale nella sua sezione trasversale al suo sviluppo longitudinale.

2. Custodia (100) come alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che tra detto giunto (10) e detto elemento d?impegno (12) si definisce un interstizio (13) per la fuoriuscita di gas.

3. Custodia (100) come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto coperchio (102) comprende un elemento di riscontro (102a) e detto corpo (101) comprende un elemento di riscontro (10 la) presentanti una forma coniugata l?uno all?altro.

4. Custodia (100) come alla rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detti elementi di riscontro (10 la, 102a) presentano valori delle loro variabili dimensionali (a, b, c, d, a) tali che uno spigolo (12a) di detto elemento d?impegno (12), atto a descrivere una traiettoria (TA) corrispondente ad una circonferenza avente come centro l?asse di rotazione (O) e passante per lo spigolo (12a), non sia incidente in nessun punto di detta traiettoria (TA) con la sede (11).

5. Custodia (100) come alla rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che dette variabili dimensionali (a, b, c, d, a) soddisfano la condizione g

eometrica

rispetto ad un valore t di tolleranza definito.

6. Custodia (100) come alle rivendicazioni da 3 a 5, caratterizzato dal fatto che detto elemento di riscontro (10 la) presenta una larghezza (L1) superiore allo spessore del contenitore ( 101 b) e che detto elemento di riscontro (102a) presenta una larghezza (L2) superiore allo spessore dell?elemento di copertura (102b).

7. Custodia (100) come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto elemento di vincolo (103) ? una cerniera (103).

8. Custodia (100) come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che presenta sistemi di fissaggio atti a mantenere, in uso, il coperchio (102) in sede sul corpo (101) in caso di esplosione.