ITMI992728A1 - Quadro blindato di media e bassa tensione a tenuta di arco interno con condotti di fiumi di scarico a geometria perfezionata - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

Il presente trovato riguarda un quadro blindato di media e bassa tensione a tenuta di arco interno con condotti per fumi di scarico a geometria perfezionata.

Come è noto, per alcuni tipi di quadri elettrici, cosiddetti blindati, per bassa e media tensione (quindi per valori di tensione all'incirca inferiori a 35 Kv) si richiedono caratteristiche di tenuta assoluta di arco interno.

Questo significa che l'arco che può accidentalmente svilupparsi entro il quadro elettrico deve essere strettamente confinato entro il quadro stesso.

I quadri blindati di media tensione per interno sono realizzati affiancando in modo coordinato singole unità operative. Ciascuna di essa è costituita da tre celle di potenza, una cella per i circuiti ausiliari e una canaletta per i circuiti di interconnessione. Tutte le celle dello scomparto sono tra loro separate e l'isolamento delle parti in tensione è effettuato in aria.

I quadri di questo tipo sono realizzati per resistere alle sovrappressioni provocate dall'esplosione dovuta ad arco interno e sono dotati di un condotto fumo per guidare i gas di scarico in zone non accessibili agli operatori.

Nelle configurazioni attualmente note di quadri blindati tutte le celle del quadro blindato comunicano con un unico condotto fumi. La geometria di tale condotto fumi può essere realizzata secondo due differenti tipologie.

Una prima soluzione prevede che i gas incandescenti siano convogliati ed espulsi all'esterno del quadro lungo la direzione laterale del quadro mediante una cosiddetta "proboscide" di sezione rettangolare, sporgente lateralmente dai lati del quadro stesso.

Una seconda soluzione prevede che i gas incandescenti siano espulsi lungo la direzione verticale mediante aperture di sezione rettangolare ricavate sulla parete superiore del quadro. Per evitare la formazione di un getto verticale di materiale incandescente che può essere fortemente pericoloso per gli operatori, le aperture sono sormontate da una opportuna paratia disposta sostanzialmente parallela alla sommità del quadro elettrico, che devia il flusso di materiale incandescente lungo la direzione orizzontale, allontanandolo quindi lateralmente rispetto allo sviluppo verticale del quadro.

Le due soluzioni sopra descritte adottate per il condotto di scarico del gas non garantiscono nè il raffreddamento dei fumi nè la deposizione delle particelle incandescenti contenute nei fumi stessi e che vengono pertanto proiettate all'esterno, con il rischio di raggiungere gli operatori e di incendiarne le tute di protezione.

In particolare, la presenza di paratie per la deviazione del flusso presente nella seconda soluzione, ostruendo la libera fuoriuscita verticale dei gas caldi, possono favorire l'incremento della sovrappressione interna, compromettendo quindi l'integrità del quadro stesso e dei suoi componenti

Compito precipuo del presente trovato è quello di realizzare un quadro blindato di media e bassa tensione a tenuta di arco interno con condotto di scarico per fumi avente geometria perfezionata che consenta un raffreddamento maggiormente efficace, rispetto alle soluzioni note, dei gas di scarico.

Nell'ambito di questo compito, uno scopo del presente trovato è quello di realizzare un quadro blindato di media e bassa tensione a tenuta di arco interno, in cui la geometria del condotto di scarico dei fumi sia tale da consentire una sedimentazione del particolato contenuto nei gas caldi di scarico, senza che ciò ostruisca il libero deflusso dei fumi verso l'ambiente esterno.

Un altro scopo del presente trovato è quello di realizzare un quadro blindato di media e bassa tensione a tenuta di arco interno, in cui la particolare geometria del condotto di scarico dei fumi consenta di trattenere il particolato di diametro maggiore contenuto nei gas di scarico caldi, consentendo unicamente alle particelle di piccole dimensioni di essere espulse all'esterno del quadro, senza quindi il pericolo per gli operatori circostanti.

Un ulteriore scopo del presente trovato è quello di realizzare un quadro blindato di media e bassa tensione a tenuta di arco interno, in cui la geometria del condotto di scarico dei fumi sia tale da aumentare il tempo di uscita dei gas di scarico dal condotto di scarico all'ambiente esterno, onde favorirne il raffreddamento.

Non ultimo scopo del presente trovato è quello di realizzare un quadro blindato di media e bassa tensione a tenuta di arco interno, con con dotto di scarico di fumi a geometria perfezionata, che sia di elevata af fidabilità, di relativamente semplice realizzazione ed a costi competiti vi

Questo compito, nonché questi ed altri scopi che meglio appariranno in seguito, sono raggiunti da un quadro blindato di bassa e media tensione a tenuta di arco interno, comprendente un condotto di scarico dei fumi, caratterizzato dal fatto che detto condotto comprende internamente mezzi atti ad allungare il percorso di passaggio di detti fumi di scarico entro detto condotto, prima dell'espulsione all'ambiente esterno.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente dalla descrizione di una forma di realizzazione preferita, ma non esclusiva, del quadro blindato secondo il presente trovato, illustrata a titolo indicativo e non limitativo negli uniti disegni, in cui:

la figura 1 è una vista in alzato laterale di un quadro blindato con condotto di scarico dei fumi di tipo noto,·

la figura 2 è una vista in sezione trasversale del quadro blindato della figura 1;

la figura 3 è una vista in pianta dall'alto del quadro blindato della figura 1;

la figura 4 è una vista in sezione trasversale illustrante il quadro blindato con condotto di scarico di fumi secondo il presente trovato; e la figura 5 è una vista in dettaglio, illustrante il particolare del condotto di scarico di fumi del quadro blindato secondo il presente trovato .

Con riferimento alle sopra citate figure, e inizialmente alle figure da 1 a 3, è illustrato un quadro blindato di tipo noto, indicato dal numero di riferimento 1, in cui è previsto un condotto di scarico di fumi 2 disposto sulla sommità del quadro blindato 1 e sporgente lateralmente dalle sue pareti laterali.

La figura 2 schematizza il percorso dei fumi di scarico, indicati dal numero di riferimento 3, che passano dall'interno del quadro blindato 1 al condotto di scarico 2 e da questo all'ambiente esterno.

Con riferimento ora alle figure 4 e 5, è illustrato il quadro blindato secondo il presente trovato, ancora indicato dal numero di riferimento 1, con il condotto di fumi di scarico 2, realizzato mediante la soluzione illustrata nelle figure 1-3.

La particolarità del quadro blindato secondo il trovato risiede nel fatto che il condotto di scarico 2 comprende mezzi atti ad aumentare la lunghezza del percorso che i fumi di scarico compiono per uscire dal quadro elettrico 1 attraverso il condotto di scarico 2, verso l'esterno.

Opportunamente, i mezzi atti ad aumentare la lunghezza del percorso di uscita dei fumi comprendono almeno una paratia 4, e preferibilmente una pluralità di paratie 4 opportunamente disposte entro il condotto 2 di scarico dei fumi, così da creare una sorta di percorso labirintico, incrementando il tempo di permanenza dei fumi di scarico entro il condotto di scarico 2, prima che i suddetti fumi possano venire scaricati all'esterno.

Ciò comporta ovviamente un tempo di residenza dei fumi maggiore entro il condotto 2, rispetto alla soluzione nota sopra citata, e quindi un raffreddamento consistente dei fumi.

Opportunamente, le paratie 4 sono realizzate in materiale altamente conduttore, in grado di assorbire, per scambio termico, calore dai fumi di scarico.

Assunto che il coefficiente di scambio termico sia principalmente una funzione della velocità dei fumi di scarico stessi, la quantità di calore scambiato sarà calcolata mediante la formula:

Q = kS&T

dove k è il coefficiente di scambio termico, S è la superficie di contatto tra i fumi di scarico 3 e le superfici metalliche del condotto di scarico e termico Δτ è un gradiente termico fumi-pareti 4.

Per quanto riguarda la possibilità di separare le particelle dalla corrente gassosa che passa attraverso il condotto di scarico 2, si ha che le particelle di diametro più grande saranno trattenute, in seguito a urti contro le paratie 4, e sedimenteranno quindi in posizione adiacente alle paratie 4, (si veda il numero di riferimento 5 nella figura 5).

Le particelle di diametro minore invece non verranno frenate dalla presenza delle paratie 4 e usciranno quindi all'esterno attraverso il contenuto di scarico 2, ma non costituiranno un pericolo per gli operatori.

Nella formula di scambio<' >termico sopra citata, la quantità di calore è direttamente proporzionale, oltre che al coefficiente di scambio termico k e alla superficie di scambio termico S, anche alla differenza di temperatura tra i fumi e le pareti metalliche. Dato che tale differenza di temperatura risulta essere sostanzialmente invariabile in quanto la temperatura dell'arco dipende da cause esterne e non controllabili, i soli interventi sul coefficiente di scambio termico k e sulla superficie di scambio termico S, volti ad aumentarli, produrranno un migliore raffreddamento dei fumi stessi.

In generale, le paratie 4 avranno dimensioni tali da favorire in ogni caso la fuoriuscita dei fumi 3 attraverso il condotto di scarico 2, senza incrementarne significativamente la sovra-pressione interna in caso di esplosione da arco elettrico accidentale.

Inoltre, le paratie 4, oltre che avere il compito di allungare il percorso di passaggio dei fumi di scarico 3 attraverso il condotto di scarico 2, hanno una funzione di irrigidimento del condotto di scarico stesso.

Si è in pratica constatato come il quadro elettrico secondo il trovato assolva pienamente il compito nonché gli scopi prefissati, in quanto consente di ridurre, mediante paratie disposte nel condotto dei gas di scarico, la temperatura dei gas di scarico, oltre che trattenerne efficacemente le particelle di diametro più grande in essi contenute.

Il quadro 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 elementi tecnicamente equivalenti.

Così, ad esempio, le paratie 4 potranno opportunamente essere realizzate in metallo, o qualsiasi altro materiale avente un'elevato coefficiente di scambio termico.

In pratica, i materiali impiegati, nonché le dimensioni, e la posizione delle paratie 4 potranno essere qualsiasi secondo le esigenze e lo stato della tecnica.

Claims (7)

1. RIVENDICAZIONI 1. Quadro blindato di bassa e media tensione a tenuta di arco interno, comprendente un condotto di scarico dei fumi, caratterizzato dal fatto che detto condotto comprende internamente mezzi atti ad allungare il percorso di passaggio di detti fumi di scarico entro detto condotto prima dell'espulsione all'ambiente esterno.
2. 2. Quadro blindato di bassa e media tensione, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi atti ad allungare il percorso dei fumi aumentano il tempo di permanenza dei fumi entro detto condotto provocando un raffreddamento dei fumi e la deposizione del particolato solido presente nei fumi.
3. 3. Quadro blindato secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi atti ad allungare il percorso di passaggio di detti fumi di scarico comprendono almeno una paratia disposta internamente a detto condotto e ad esso solidale.
4. 4. Quadro blindato secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detta almeno una paratia è realizzata in materiale ad elevato coefficiente di scambio termico.
5. 5. Quadro blindato secando la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detta almeno una paratia è realizzata di superficie tale da massimizzare lo scambio termico tra detti fumi di scarico e detta paratia, senza incrementare sensibilmente la sovra-pressione interna al quadro.
6. 6. Quadro blindato secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta almeno una paratia è realizzata in materiale metallico.
7. 7. Quadro blindato secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere una pluralità di paratie disposte entro detto condotto di scarico in modo da creare un percorso labirintico per detti fumi di scarico provenienti da detto quadro blindato e destinati ad essere scaricati all'esterno del quadro.