ITBG20060025A1 - Elemento sensore per la diagnostica di una struttura multistrato sottoposta ad una azione di degrado fisico - Google Patents
Elemento sensore per la diagnostica di una struttura multistrato sottoposta ad una azione di degrado fisico Download PDFInfo
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Description
[CMP00804/IT]
υ PrOt BG.2006 A 0000 25
CMP00804 IT Ί3 u Έ "ELEMENTO SENSORE PER LA DIAGNOSTICA DI UNA MULTISTRATO
SOTTOPOSTA AD UNA AZIONE DI DEGRADO FISICO"
a nome della ditta New Componit S.r.l., di nazionalità
italiana, con sede in Cirimido (CO);
e della ditta Suntech S.r.l.
di nazionalità italiana, con sede in Melzo (MI)
a mezzo mandatario Dott. Francesco Giavarini, residente
in Bergamo
c/o Zanoli & Giavarini S.r.l., Via XX Settembre, 58/A.
DESCRIZIONE
La presente invenzione è relativa ad un elemento
sensore per la diagnostica di una struttura multistrato
destinata a subire un'azione di degrado fisico. L'invenzione
è altresì relativa ad una struttura multistrato per un
giunto tessile comprendente tale sensore per la diagnostica.
Come noto, in diversi impianti industriali viene fatto
largo uso di compensatori di dilatazione predisposti nei
condotti o nelle canalizzazioni soggette a dilatazione termiche, vibrazioni, torsioni e disallineamenti. Fra le
diverse tipologie di compensatori si individuano i compensatori tessili, detti anche giunti tessili, i quali
trovano larga applicazione, ad esempio, nelle centrali termoelettriche, nelle canalizzazioni di scarico delle
turbine a gas o dei forni industriali, nell'industria
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$ O
chimica e petrolchimica, nelle cartiere, fonderie, cementifici e in altri svariati ambiti industriali.
I giunti tessili tradizionali comprendono una struttura multistrato che solitamente si contraddistingue per una elevata inerzia chimica e una alta resistenza alla corrosione nei confronti dei fluidi che percorrono internamente le condutture collegate dal giunto. Allo stesso tempo questa struttura multistrato è impermeabile ai fluidi
in modo da impedire la loro fuoriuscita all'esterno. Per raggiungere questi scopi, la struttura in questione comprende uno o più strati interni in rete metallica e/o
fibre di vetro e uno o più strati esterni in polimero, quale
ad esempio PTFE. In particolare gli strati interni rendono
la struttura del giunto resistente alla corrosione, mentre
gli strati esterni ne assicurano l'impermeabilità ai fluidi.
Malgrado la loro conformazione fisica, l'azione aggressiva dei fluidi, solitamente ad alta temperatura, provoca nel tempo l'inevitabile degrado della struttura del giunto tessile fino a comprometterne la funzionalità.
L'improvvisa rottura della struttura costituisce un notevole inconveniente tecnico in quanto impone necessariamente l'arresto dell'impianto al fine di provvedere alla sostituzione del giunto. Una interruzione non programmata si traduce in una sensibile perdita in termini economici poiché
gli interventi che ne conseguono non rientrano certo in
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quella che normalmente viene considerata manutenzione ordinaria.
Da queste considerazioni si intuisce la necessità di disporre di dispositivi che consentano la diagnostica preventiva dello stato di degrado della struttura in modo da programmare la sostituzione o la riparazione della struttura stessa nell'ambito degli interventi di manutenzione ordinaria.
Pertanto compito precipuo di quanto forma oggetto della presente invenzione è quello di fornire un elemento sensore per la diagnostica di una struttura multistrato sottoposta ad una azione di degrado fisico.
Nell'ambito di questo compito uno scopo della presente invenzione è quello di fornire un elemento sensore che segnali lo stato di degrado di una struttura multistrato per permettere di programmare la riparazione o la sostituzione della struttura stessa.
Altro scopo della presente invenzione è quello di fornire un elemento sensore che sia realizzato attraverso un ridotto numero di componenti facilmente assemblabili attraverso noti processi industriali a basso costo.
Ulteriore scopo della presente invenzione è quello di fornire un elemento sensore che sia di elevata affidabilità e di facile realizzazione a costi competitivi.
Questo compito, nonché detti ed altri scopi relativi
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che meglio appariranno in seguito, sono raggiunti attraverso un elemento sensore per la diagnostica di una struttura
multistrato sottoposta ad una azione di degrado fisico che si caratterizza per il fatto di comprendere un film in materiale isolante sul quale è applicato un circuito in materiale conduttore atto ad essere attraversato da un segnale elettrico e ad essere collegato a mezzi di segnalazione.
L'elemento sensore, secondo l'invenzione, si colloca operativamente all'interno della struttura multistrato in modo da risentire degli effetti dovuti all'azione di degrado che interessa la struttura stessa. Tale azione provoca una variazione del segnale elettrico che viene opportunamente amplificata dai mezzi di segnalazione per informare gli operatori sullo stato di degrado della struttura ed eventualmente sull'entità di tale degrado.
Come evidente da quanto indicato, l'elemento sensore presenta una struttura estremamente semplice e realizzabile attraverso processi produttivi a basso costo. Le informazioni fornite dall'elemento sensore permettono agli operatori di inserire le operazioni di riparazione o sostituzione del giunto nell'ambito delle operazioni di manutenzione ordinaria con ovvi vantaggi dal punto di vista dei costi di gestione complessivi.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione risulteranno maggiormente nel corso della descrizione di
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-a
Ό
forme realizzative preferite, ma non esclusive,
dell'elemento sensore secondo l'invenzione illustrate a
titolo esemplificativo e non limitativo negli uniti disegni
in cui:
la figura 1 è una vista schematica di un elemento
sensore secondo la presente invenzione;
la figura 2 è una vista schematica di una prima forma di
realizzazione di una struttura multistrato comprendente un
elemento sensore secondo la presente invenzione;
la figura 3 è una vista di schematica di una seconda
forma di realizzazione di una struttura multistrato
comprendente un elemento sensore secondo la presente
invenzione;
le figure 4 e 5 sono viste schematiche di un giunto
tessile avente una struttura multistrato fornita di almeno
un elemento sensore secondo la presente invenzione;
Con riferimento alle citate figure, l'elemento sensore
1 secondo la presente invenzione è impiegato per la
diagnostica di una struttura multistrato 2 sottoposta ad una
azione di degrado fisico. Nel corso della descrizione verrà
fatto riferimento all'uso dell'elemento sensore 1 in una
struttura multistrato 2 di un giunto tessile 3, ma è da
intendersi che l'elemento sensore 1 può trovare applicazione
in una qualsiasi altra situazione concettualmente
equivalente ovvero qualora risulti necessario disporre di un
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elemento di diagnostica per definire lo stato di degrado fisico di una struttura di contenimento a più strati.
Si vuole inoltre sottolineare che con l'espressione "azione di degrado fisico" si intende comprendere tutte quelle azioni di corrosione, deterioramento o disgregamento che si verificano nella struttura multistrato 2 a causa dell'aggressione chimico-fisica portata dai fluidi che vengono contenuti dalla struttura stessa.
L'elemento sensore 1 secondo l'invenzione comprende un film un materiale isolante 10 sul quale è applicato un circuito in materiale conduttore 15 destinato ad essere attraversato da un segnale elettrico di valore prestabilito.
Il circuito in materiale conduttore è elettricamente collegato a dei mezzi di segnalazione 16 i quali hanno lo scopo di amplificare e segnalare eventuali variazioni del segnale elettrico le quali sono caratteristiche dello stato di degrado raggiunto dalla struttura multistrato 2 alla quale l'elemento sensore 1 è applicato.
Per comprendere meglio il funzionamento dell'elemento sensore 1 si considera la figura 2 relativa ad una struttura multistrato 2 sottoposta ad una azione di degrado fisico.
L'elemento sensore 1 si colloca internamente alla struttura
2 in una posizione prestabilita in modo da risentire anch'esso degli effetti provocati dall'azione di degrado fisico. In altre parole il sensore si colloca come uno
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strato della struttura costituendo in altre parole uno "strato sensore". L'azione di degrado fisico deteriora nel
tempo la struttura 2 consumandone e/o perforandone gli strati interni fino a causare delle alterazioni fisiche al circuito in materiale conduttore 15 applicato sul film in materiale isolante 10. Tali alterazioni fisiche possono essere costituite, ad esempio, dalla rottura fisica del circuito in seguito alla perforazione del film 10. Tale rottura del circuito provoca come ovvio una variazione del segnale elettrico di controllo che diventa una informazione per l'utente sullo stato di avanzamento del danno nella struttura 2 rispetto alla posizione prestabilita in cui si colloca l'elemento sensore 1.
La variazione del segnale elettrico è vantaggiosamente sfruttata anche per definire l'entità del danno strutturale oltre che la sua posizione. In altre parole tramite la variazione del segnale elettrico viene individuato, ad esempio, non solo lo strato o gli strati della struttura che hanno subito una perforazione, ma anche l'estensione di tale perforazione.
Secondo una forma di realizzazione preferita dell'invenzione, il materiale isolante che costituisce il film 10 è una poliammide. Per gli scopi della presente invenzione si è dimostrato particolarmente adatto il polimero commercializzato dalla Ditta Du Pont con il marchio
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commerciale di KAPTON®.
Nel caso, ad esempio, dei giunti tessili 3 per le
prestazioni dell'elemento sensore 1 si sono dimostrati particolarmente efficaci quei polimeri la cui temperatura di sublimazione è prossima a quella dei gas che attraversano le condutture asservite dal giunto tessile 3. I gas ad alta temperatura, dopo aver perforato gli strati più interni della struttura, investono il film in materiale isolante 10 provocandone la sublimazione ovvero provocando l'immediata alterazione fisica del circuito in materiale conduttore 15.
Il materiale conduttore con il quale è realizzato il circuito elettrico può essere scelto fra i materiali metallici, ad esempio il tradizionale rame, ma può anche essere costituito da un materiale non metallico. A tal proposito per realizzare il circuito elettrico 15 si è dimostrato particolarmente adatto l'impiego di paste o inchiostri conduttivi, preferibilmente a base di grafite, i quali trovano già impiego nel settore dell'elettronica (in particolare nelle produzioni di circuiti stampati) come, ad esempio, quelli commercializzati dalla Ditta Coates Leurilleux S.p.A. con la denominazione "PCT" e/o gli inchiostri commercializzati dalla stessa Ditta con la denominazione "XZ250".
L'applicazione del materiale conduttore sul film in materiale isolante 10 può essere vantaggiosamente attuata
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secondo i metodi descritti nella domanda di brevetto PCT/EP03/05743.
La presente invenzione è anche relativa ad una struttura multistrato 2 la quale si caratterizza per il fatto di comprendere almeno un elemento sensore 1 secondo la presente invenzione. A tal proposito le figure 2 e 3 illustrano possibili forme di attuazione di tali strutture allo scopo di evidenziare i vantaggi relativi all'impiego dell'elemento sensore 1. E' da sottolineare inoltre che per la sua semplice configurazione costruttiva, l'elemento sensore 1 secondo l'invenzione, può essere applicato a qualsiasi struttura multistrato già nota soprattutto nell'ambito dei giunti tessili per impianti industriali.
Come illustrato, l'elemento sensore 1 è collocato in una posizione prestabilita all'interno della struttura multistrato 2 in modo da essere compreso fra uno o più strati esterni 8A e 8B in materiale impermeabile ai fluidi ed uno o più strati interni 7A,7B,7C,7D,7E realizzati in materiale resistente alla corrosione. Gli strati esterni 8A e 8B hanno dunque una funzione di contenimento del fluido, mentre quelli interni 7A, 7B, 7C, 7E si oppongono all'aggressione chimica-fisica del fluido preservando la funzionalità degli strati esterni 8A e 8B.
La funzione dell'elemento sensore 1 è dunque quella di costituire uno "strato sensore" che segnala agli operatori,
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0) OS > u
attraverso i mezzi di segnalazione 16 esterni alla
struttura, la condizione di degrado degli strati interni 7A,
7B, 7C, 7E della struttura 2 prima che il danneggiamento
interessi gli strati esterni di contenimento 8A e 8B.
Nelle due soluzioni illustrate, il contenimento del
fluido è consentito dalla presenza di uno strato 8A in
polimero fluorurato, preferibilmente in PTFE, e da uno
strato in tessuto di vetro teflonato che va a costituire lo
strato più esterno della struttura 2.
La resistenza alla corrosione è invece fornita da
almeno uno strato più interno di rete metallica e da uno o
più strati in fibre di vetro sottoforma di tessuto di vetro
o di feltro agugliato.
Nella soluzione illustrata in figura 2, ad esempio, lo
strato più interno 7A della struttura 2 è costituito uno
strato di rete metallica in acciaio inossidabile, mentre un
secondo strato 7B adiacente al primo 7A è realizzato in
tessuto di vetro. Un terzo strato 7C adiacente al secondo è
costituito da feltro agugliato in fibre di vetro, mentre
l'elemento sensore 1 è disposto fra questo terzo strato 7C e
un quarto strato 7D anche esso costituito da feltro
agugliato in fibre di vetro.
La struttura multistrato 2 illustrata schematicamente
nella figura 3 si differenzia dalla precedente per la
presenza di uno strato interno 7E in tessuto di silice e di
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un altro fibre di silice disposti fra lo strato più interno
7A in rete metallica e lo strato in fibre di vetro 7B
adiacente all'elemento sensore 1. Questo ulteriore strato incrementa la resistenza all'aggressione chimico-fisica consentendo alla struttura 2 di operare in condizioni più gravose rispetto a quella di figura 2.
E' da intendersi che quelle descritte sono da considerarsi semplicemente come esempi di strutture multistrato 2 alle quali può essere applicato l'elemento sensore 1 secondo la presente invenzione. Infatti per la sua semplice forma costruttiva, l'elemento sensore 1 si presta ad essere applicato ad un numero pressoché indefinito di strutture multistrato 2 aventi differente composizione a seconda dell'applicazione a cui sono destinate.
Con riferimento alle figure 4 e 5, la presente invenzione è anche relativa ad un giunto tessile 3 che si caratterizza per il fatto di comprendere una struttura multistrato 2 alla quale è applicato un elemento sensore 1 secondo quanto sopra descritto. In queste figure l'elemento sensore 1 è stato rappresentato con una linea a tratti per sottolineare ulteriormente la sua posizione operativa interna alla struttura multistrato 2. I mezzi di segnalazione 16 si collocano ovviamente in una posizione esterna alla struttura 2 per poter essere visionati dagli operatori. Ovviamente l'informazione fornita da tali mezzi
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può essere trasferita in postazioni remote rispetto alla posizione operativa del giunto sfruttando sistemi di
comunicazione e trasmissione largamente diffusi.
Sempre con riferimento alle figure 4 e 5, oltre che dalla struttura multistrato 2, il giunto tessile 3 è talvolta definito anche da una coppia di flangie di estremità 50 che consentono di collegare meccanicamente il giunto 3 a due condutture per il passaggio di un fluido. E' da intendersi che il giunto 3 potrebbe assumere diverse forme, ad esempio contraddistinte da una sezione trasversale cilindrica, quadrata o ellittica, così come le flangie di collegamento potrebbero in certe situazioni essere assenti.
Con riferimento in particolare alla figura 5, sulla stessa struttura multistrato 2 potrebbero essere predisposti più elementi sensori 1 per aumentare il numero di informazioni a disposizione degli operatori. In questa ipotesi gli elementi sensori 1 possono essere inseriti a diverse livelli della struttura 2, ma possono anche essere inseriti allo stesso livello in punti differenti. Nel caso ad esempio di un giunto tessile a sezione trasversale quadrata, gli elementi 1 potrebbero essere predisposti ad un medesimo livello, ma separati l'uno dall'altro in modo che ciascuno di essi controlli operativamente le condizioni di un lato della sezione trasversale del giunto.
L'impiego di una pluralità di elementi sensori 1
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permette agli operatori di stabilire in modo più preciso l'evolversi del danneggiamento interno dello struttura 2
favorendo una migliore pianificazione degli interventi di manutenzione.
Le soluzioni tecniche adottate per l'elemento sensore consentono di assolvere pienamente i compiti e gli scopi prefissati. In particolare l'elemento sensore presenta una configurazione estremamente semplice che ne permette l'impiego in un largo numero di applicazioni. L'elemento sensore si presenta al tempo stesso affidabile e di facile realizzazione attraverso processi industriali noti e a basso costo.
L'elemento sensore così concepito è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo; inoltre tutti i dettagli potranno essere costituiti da altri tecnicamente equivalenti.
In pratica, i materiali impiegati nonché le dimensioni e le forme contingenti, potranno essere qualsiasi secondo le esigenze e lo stato della tecnica.
Claims (16)
- [CMP00804/IT] Prol BG.2006 A 00 00 2 5 RIVENDICAZIONI 1. Elemento sensore per la diagnostica di una strutturamultistrato (2) sottoposta ad una azione di degrado fisico, caratterizzato dal fatto di comprendere un film in materiale isolante (10) sul quale è applicato un circuito in materiale conduttore (15) atto ad essere attraversato da un segnale elettrico e ad essere collegato a mezzi di segnalazione.
- 2. Elemento sensore (1) secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detto materiale conduttore è un materiale metallico
- 3. Elemento sensore (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto materiale isolante è una poliammide.
- 4. Elemento sensore (1) secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detta poliammide è costituita dal polimero commercializzato con il marchio di KAPTON®.
- 5. Elemento sensore (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che che detto materiale conduttore è un materiale non metallico.
- 6. Elemento sensore (1) secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che detto circuito è realizzato attraverso un inchiostro conduttivo applicato a detto strato di materiale isolante. [CMP00804/IT]
- 7. Elemento sensore (1) secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detto inchiostro conduttivoè a base di grafite.
- 8. Struttura multistrato (2) per un giunto tessile caratterizzato dal fatto di comprendere un elemento sensore (1) secondo una o più delle rivendicazioni da 1 a 7, detto elemento sensore (1) collocandosi in una posizione prestabilita all'interno di detta struttura multistrato (2), detto circuito (15) di detto elemento sensore (1) essendo collegato a detti mezzi di segnalazione (16) i quali segnalano lo stato di degrado di detta struttura (2) rispetto a detta posizione prestabilita in funzione della variazione di detto segnale elettrico dovuta a detta azione di degrado fisico.
- 9. Struttura multistrato (2) secondo la rivendicazione 8, caratterizzata dal fatto che detto elemento sensore (1) è collocato fra uno o più strati esterni (8A,8B) in materiale impermeabile ai fluidi e uno o più strati interni (7A,7B,7C,7C,7E) in materiale resistente alla corrosione.
- 10. Struttura multistrato (2) secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che detto uno o più strati esterni (8A,8B) sono costituiti in polimero fluorurato.
- 11. Struttura multistrato (2) secondo la rivendicazione 10 [CMP00804/IT] caratterizzata dal fatto che detto uno o più strati esterni (8A,8B) sono realizzati in PTFE.
- 12. Struttura multistrato (2) secondo la rivendicazione 9, caratterizzata dal fatto che detto uno o più strati esterni (8A,8B) sono realizzati in tessuto di vetro teflonato .
- 13. Struttura multistrato (2) secondo una o più delle rivendicazioni da 9 a 12, caratterizzato dal fatto che detto uno o più strati interni (7A,7B,7C,7C,7E) sono costituiti da una rete metallica.
- 14. Struttura multistrato (2) secondo una o più delle rivendicazioni da 9 a 13, caratterizzata dal fatto che detto uno o più strati interni (7A,7B,7C,7C,7E) sono costituiti in fibre di vetro.
- 15. Struttura multistrato (2) secondo una o più delle rivendicazioni da 9 a 13, caratterizzato dal fatto che detto uno o più strati interni (7A,7B,7C,7C,7E) sono costituiti in fibre di silice.
- 16. Giunto tessile per il collegamento di condutture di impianti industriali caratterizzato dal fatto di comprendere una struttura multistrato secondo una o più delle rivendicazioni da 9 a 14. Bergamo, 26 maggio 2006
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