ITMI972804A1 - Dispositivo elettrico con filtro attivo per la neutralizzazione chimica di prodotti reattivi - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE
La presente invenzione è relativa ad un dispositivo elettrico contenente un filtro attivo per la neutralizzazione chimica dei prodotti reattivi provenienti dalla decomposizione di fluidi dielettrici fluorurati.
In vari tipi di dispositivi elettrici, quali ad esempio interruttori, trasformatori, commutatori, quadri, blindati e quante altre apparecchiature inerenti l'energia elettrica, vengono normalmente utilizzati fluidi dielettrici fluorurati come mezzi di isolamento elettrico e/o di estinzione dell'arco elettrico. Tali fluidi dielettrici fluorurati, quali ad esempio perfluoropolieteri (PFPE), perfluorocarburi (PFC), esafluoruro di zolfo (SF6) puro o in miscela, sottoposti a decomposizione termica o in presenza di arco elettrico o corona elettrica subiscono una decomposizione che dà origine a sottoprodotti chimicamente reattivi che possono presentarsi sia in fase gassosa sia disciolti in fase liquida.
Secondo lo stato attuale della tecnica il trattamento di tali sostanze chimicamente reattive di decomposizione prodotte all'interno dei dispositivi elettrici presenta ancora dei problemi. Ad esempio, negli interruttori a gas fluorurati (SF6 puro o in miscela) i prodotti reattivi di decomposizione provenienti dalla decomposizione del gas in seguito ad arco o corona elettrica vengono raccolti in setacci molecolari o filtri passivi quali zeoliti, allumina attivata, carboni attivi. Tali setacci o filtri però, essendo elementi passivi, accumulano al loro interno le specie tossiche e reattive lasciandole chimicamente inalterate. In tal modo si ha che il filtro usato è un prodotto tossico-nocivo che richiede l'uso di una procedura di smaltimento propria dei rifiuti tossico-nocivi.
Costituisce oggetto della presente invenzione un dispositivo elettrico comprendente un fluido dielettrico fluorurato come mezzo di isolamento e/o di estinzione di un arco elettrico ed un filtro per il trattamento delle specie gassose chimicamente reattive e tossiche provenienti dalla decomposizione corona di detto fluido dielettrico fluorurato, caratterizzato dal fatto che il filtro comprende un mezzo di supporto e mezzi chimicamente attivi per la neutralizzazione di dette specie gassose chimicamente reattive e tossiche, detti mezzi chimicamente attivi comprendenti una ammina primaria o secondaria.
Il dispositivo elettrico secondo l'invenzione presenta quindi l'enorme vantaggio di avere un filtro attivo che non si limita ad immagazzinare le specie tossiche al suo interno ma reagisce chimicamente con esse trasformandole in sostanze inerti. In tal modo, il filtro non è più un prodotto tossico e quindi al momento della sostituzione, non richiede di affrontare le problematiche dello smaltimento di rifiuti tossico-nocivi.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione risulteranno dalla descrizione di forme di realizzazione preferite, ma non esclusive, del dispositivo elettrico secondo l'invenzione.
Una prima forma di realizzazione del dispositivo elettrico secondo il trovato è attuata utilizzando come mezzi attivi per la neutralizzazione di dette specie chimicamente reattive e tossiche una sostanza della famiglia chimica delle jeffammine adsorbita su un mezzo di supporto. A puro titolo di esempio tale sostanza può essere quella commercialmente nota come T 403, prodotta dalla Texaco Chemical Company, adsorbita su un supporto che può essere costituito da cromosorb, da allumina o da una zeolite resistente ad un ambiente acido. La sostanza della famiglia delle jeffammine utilizzata è in forma liquida ed una volta supportata su cromosorb, su allumina o su zeolite assume la forma di granuli del diametro dipendente dal supporto scelto, in genere qualche millimetro. Tali granuli sono inseriti in un opportuno mezzo di contenimento costituito da materiale inerte e permeabile ai gas in modo da ottenere il filtro attivo compreso nel dispositivo elettrico secondo il trovato. Detto mezzo di contenimento a titolo di esempio può essere costituito da un sacchetto in copolimero etilene-clorotrifluoroetilene (Halar).
Il dispositivo elettrico contiene al suo interno il fluido dielettrico fluorurato come mezzo isolante e/o per l'estinzione dell'arco elettrico. Ad esempio, in seguito al manifestarsi di un arco elettrico, o corona elettrica, o per effetto termico, all'interno di detto dispositivo elettrico si ha decomposizione del fluido dielettrico fluorurato con produzione di varie specie chimiche tossiche e reattive. I prodotti reattivi di decomposizione sono sostanze fluorurate, in generale gas fluorurati fortemente acidi che, a seconda che il fluido dielettrico sia un gas o un liquido, possono presentarsi sia in fase gassosa sia disciolti nel liquido dielettrico fluorurato. In particolare i prodotti reattivi di decomposizione dell'esafluoruro di zolfo (SF6) sono principalmente: HF, SF4, S02F2, SOF2, SOF4, WF6. I sottoprodotti tossici del perfluoropolietere (PFPE) sono principalmente COF2, HF, PFIB e quelli della decomposizione dal perfluorocarburo (PFC) sono PFIB e HF. Le sostanze facenti parte dei sottoprodotti della decomposizione dei vari fluidi dielettrici citati sono degli acidi e perciò reagiscono con una base forte. I gruppi terminali della molecola di jeffammina costituiscono una base forte così che, quando, all'interno del dispositivo elettrico, detti sottoprodotti reattivi e tossici vengono a contatto con il filtro attivo, avviene una tipica reazione di un acido con una ammina: le molecole reattive si attaccano chimicamente alla molecola di jeffammina e si ha formazione di prodotti inerti e non tossici.
Un ulteriore vantaggio nell'uso di jeffammina risiede nel fatto che le molecole di tale sostanza possiedono la proprietà di distruggere i doppi legami, quindi sono in grado di distruggere chimicamente il PFIB.
Inoltre, la zeolite, quando presente, conferisce al filtro attivo l'ulteriore proprietà di adsorbire i sottoprodotti che sebbene inerti dal punto di vista tossicologico arrecano disturbo al normale funzionamento dei liquidi e dei gas come mezzo di estinzione dell'arco o come dielettrico. In tal modo il dispositivo elettrico secondo il trovato presenta anche il vantaggio di garantire la funzionalità durante l'uso.
Una ulteriore forma di realizzazione del dispositivo elettrico secondo il trovato è attuata utilizzando come mezzi per la neutralizzazione di dette specie chimicamente reattive e tossiche una sostanza della famiglia chimica delle jeffammine adsorbita su un mezzo di supporto, quale cromosorb o allumina, usata unitamente ad una zeolite resistente ad un ambiente acido. In tal caso la zeolite non solo permette l'adsorbimento di quei sottoprodotti che sebbene inerti tossicologicamente arrecano disturbo al normale funzionamento dei fluidi fluorurati ma collabora attivamente con la jeffammina nella neutralizzazione chimica di tali sostanze tossiche. Come nella forma realizzativa precedente i mezzi per la neutralizzazione di dette specie chimicamente reattive e tossiche una volta adsorbiti sul mezzo di supporto assumono la forma di granuli del diametro dipendente dal supporto scelto. Detti granuli sono inseriti in un opportuno mezzo di contenimento costituito da materiale inerte e permeabile ai gas in modo da ottenere il filtro attivo compreso nel dispositivo elettrico secondo il trovato. Anche in questa forma di realizzazione detto mezzo di contenimento può essere costituito da un sacchetto in copolimero etilene-clorotrifluoroetilene (Halar).
Il filtro attivo è posto nel volume occupato dal fluido fluorurato, sia esso liquido o gassoso. Generalmente però la decomposizione dei fluidi dielettrici fluorurati si accompagna ad una sovrappressione nel dispositivo elettrico, dovuta sia alla decomposizione chimica sia al fenomeno che ne è all'origine. Per evitare problemi in caso di indesiderati valori elevati di pressione i gas prodotti dalla decomposizione del fluido possono venire raccolti in una valvola di raccolta o in un bacino di espansione; inoltre è normalmente presente una valvola di sicurezza che tramite un opportuno condotto, permette lo sfogo dei gas direttamente all'esterno. A seconda dei casi e delle opportunità, il filtro attivo può essere posto nella valvola di raccolta, nel bacino di espansione o nel condotto di sfogo della valvola di sicurezza,· alternativamente possono essere usati più filtri contemporaneamente di cui uno ad esempio posto direttamente nel fluido fluorurato ed un altro nel bacino di espansione o nella valvola di raccolta o nel condotto di sfogo.
Il dispositivo elettrico così concepito è suscettibile di numerose modifiche e varianti tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo,· inoltre tutti i dettagli potranno essere sostituiti da altri tecnicamente equivalenti. In pratica, i materiali impiegati, purché compatibili con l'uso specifico, nonché le dimensioni, potranno essere qualsiasi secondo le esigenze dello stato della tecnica.
Claims (13)
- RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo elettrico comprendente un fluido dielettrico fluorurato come mezzo di isolamento e/o di estinzione di un arco elettrico ed almeno un filtro per il trattamento di specie gassose chimicamente reattive provenienti dalla decomposizione del fluido dielettrico fluorurato, caratterizzato dal fatto che il filtro comprende: - un mezzo di supporto; mezzi chimicamente attivi per la neutralizzazione di dette specie chimicamente reattive, detti mezzi chimicamente attivi comprendendo una ammina primaria o secondaria.
- 2. Dispositivo elettrico secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che i mezzi chimicamente attivi per la neutralizzazione delle specie chimicamente reattive comprendono una sostanza della famiglia delle jeffammine .
- 3 . Dispositivo elettrico secondo una o più rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che il mezzo di supporto è costituito da cromosorb .
- 4. Dispositivo elettrico secondo le rivendicazioni 1 e 2 caratterizzato dal fatto che il mezzo di supporto è costituito da allumina.
- 5. Dispositivo elettrico secondo le rivendicazioni 1 e 2 caratterizzato dal fatto che il mezzo di supporto è costituito da una zeolite resistente ad un ambiente acido.
- 6. Dispositivo elettrico secondo una o più rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che i mezzi per la neutralizzazione di detta una o più specie chimicamente reattive sono costituiti da una zeolite resistente ad un ambiente acido e da una sostanza della famiglia delle jeffammene, detta sostanza della famiglia delle jeffammine essendo adsorbita su un supporto di cromosorb.
- 7. Dispositivo elettrico secondo la rivendicazione 6 caratterizzato dal fatto che detta sostanza della famiglia delle jeffammine è adsorbita su un supporto di allumina.
- 8. Dispositivo elettrico secondo una o più rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto di comprendere un mezzo di contenimento per un filtro attivo, detto mezzo di contenimento essendo chimicamente inerte e permeabile ai gas.
- 9. Dispositivo elettrico secondo la rivendicazione 8 caratterizzato dal fatto che detto mezzo di contenimento è un copolimero etilene-clorofluoroetilene .
- 10. Dispositivo elettrico secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che detto filtro per il trattamento di una o più specie gassose chimicamente reattive è contenuto in una valvola di raccolta dei gas provenienti dalla decomposizione di un fluido dielettrico fluorurato.
- 11. Dispositivo elettrico secondo le rivendicazioni da 1 a 9 caratterizzato dal fatto che detto filtro per il trattamento di una o più specie gassose chimicamente reattive è contenuto in una valvola di sicurezza con condotto di scarico all'esterno dei gas provenienti dalla decomposizione di un fluido dielettrico fluorurato.
- 12. Dispositivo elettrico secondo le rivendicazioni da 1 a 9 caratterizzato dal fatto che detto filtro per il trattamento di una o più specie gassose chimicamente reattive è contenuto in un bacino di espansione dei gas provenienti dalla decomposizione di un fluido dielettrico fluorurato.
- 13. Filtro per il trattamento di specie gassose chimicamente reattive provenienti dalla decomposizione di un fluido dielettrico fluorurato, particolarmente per dispositivi elettrici, caratterizzato dal fatto di comprendere un mezzo di supporto e mezzi chimicamente attivi per la neutralizzazione di dette specie chimiche reattive, detti mezzi chimicamente attivi comprendendo una ammina primaria o secondaria.
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