ITUB20152903A1 - Passaggio elettrico e suo utilizzo - Google Patents

Description

“Passaggio elettrico e suo utilizzo”

TESTO DELLA DESCRIZIONE

L'invenzione si riferisce ai passaggi elettrici, i quali sono adatti in particolare alle elevate intensità di corrente, riferendosi inoltre all'utilizzo dei medesimi. Questo tipo di passaggio serve per il guidare le correnti elettriche da o verso contenitori, rilevanti per la sicurezza, alimentando così con la corrente elettrica gli utilizzatori elettrici. Si prevedono in particolare anche passaggi nel campo delle tensioni medio-basse. In questo contesto si parla in generale di maxi-passaggi, poiché i loro componenti possono presentare diametri fino ad molti centimetri ed il peso complessivo può arrivare fino a molti chilogrammi.

Nei contenitori per lo stoccaggio o il trasporto di materiali pericolosi infiammabili, nei contenitori di impianti per la produzione o l'accumulo dell'energia o nei contenitori, in cui si formano e/o vengono custodite sostanze pericolose, chiamati nell'insieme contenitori di sicurezza, sono spesso necessarie correnti elettriche in entrata ed in uscita nei e/o dai contenitori. Ad esempio, negli impianti per la distribuzione e/o il trasporto di gas naturale liquefatto vengono impiegate delle pompe ad immersione, in particolare anche pompe criogeniche, disposte all'interno dei contenitori. Per fornire la necessaria potenza alle pompe all'interno del contenitore vengono utilizzati dispositivi di connessione con passaggi elettrici ermetici. Nelle unità di produzione dell'energia, ad esempio nei generatori di vapore delle centrali elettriche, l'energia prodotta deve essere trasportata in modo sicuro e/o le apparecchiature in queste unità di produzione dell'energia devono essere alimentate in sicurezza con la corrente. In genere, a tale scopo un passaggio viene flangiato ad una flangia del contenitore di sicurezza, ad esempio ad un contenitore pressurizzato, in particolare ad un serbatoio per gas liquido.

In particolare nel caso di contenitori pressurizzati per gas e/o liquidi combustibili è importante che il passaggio rimanga ermetico per lungo tempo. Proprio nello stoccaggio di sostanze infiammabili, le quali possono formare miscele gassose esplosiva, si corre il rischio di formare delle miscele gassose nelle zone chiuse del passaggio, anche nel caso di perdite piccolissime, di per sé innocue. Queste zone si possono formare ad esempio negli involucri di protezione applicati. In caso di deflagrazione il passaggio può venire danneggiato in misura tale da lasciare uscire rapidamente il materiale pericoloso fuori dal contenitore da sigillare. Questo aspetto rilevante in particolare anche negli impianti per la produzione di energia atomica, in particolare per un sicuro contenimento della camicia del reattore e/o per garantire una chiusura della camicia del reattore anche in caso di avaria.

Il documento EP 2031 288 B1 descrive un passaggio elettrico per contenitori di liquido, in cui un conduttore elettrico è brasato in una flangia per mezzo di un manicotto di passaggio isolante. La flangia presenta un'apertura passante, in cui il manicotto di passaggio elettricamente isolante è collegato con la flangia tramite gli elementi di collegamento muniti dei numeri di riferimento 20 e 22. Il manicotto di passaggio isolante è tubolare e presenta al suo interno un conduttore elettrico, il quale presenta una diametro minore del diametro interno del manicotto di passaggio. La fessura alle sue estremità risulta chiusa ermeticamente fra il manicotto di passaggio ed il conduttore, per cui fra il manicotto di passaggio ed il conduttore è presente una cavità relativamente grande. Nel manicotto di passaggio è presente un foro. La flangia è realizzata a due parti, per cui fra le flange è presente una cavità che collega tramite il foro nel manicotto di passaggio la cavità nel manicotto di passaggio con la cavità fra le flange, oppure una flangia monopezzo è munita di un foro, il quale corrisponde con il foro del manicotto di passaggio. Sorvegliando la pressione nella cavità si può rilevare il gas che penetra nel manicotto di passaggio e quindi sorvegliare le avarie del passaggio.

Questo passaggio presenta il problema che il manicotto di passaggio elettricamente isolante presenta una determinata lunghezza e sporge oltre la superficie della flangia. Esso è tubolare e presenta una cavità che si estende intorno al conduttore interno. Il materiale del manicotto di passaggio è una ceramica che è nota per essere un materiale fragile. In un'unità di passaggio di questo tipo si può rompere proprio il manicotto di passaggio in caso di sollecitazione, tanto più che esso sporge oltre la superficie della flangia. In caso di rottura si rompe la barriera fra il contenitore di sicurezza e l'ambiente circostante. A parte ciò, i materiali del manicotto di passaggio e del conduttore interno devono essere adattati per quanto riguarda il la loro dilatazione termica. Inoltre la fabbricazione di un manicotto di passaggio di questo tipo richiedono elevati costi di produzione.

Il documento DE 10 2013 202 614 A che, ai tempi della prima domanda della presente invenzione, non era ancora stato pubblicato, descrive un passaggio in una flangia, in cui l'elemento funzionale, ad esempio un conduttore per corrente elettrica, è incorporato nel vetro in una flangia, laddove i componenti isolanti di vetro non sporgono oltre la superficie della flangia. Per approntare dei conduttori elettrici per elevate intensità di corrente con l'ausilio di questo passaggio, in questo documento si prevede che un conduttore elettrico venga sostenuto da un primo componente funzionale, il quale è a sua volta incorporato nel vetro nell'apertura passante. Il conduttore elettrico è costituito in particolare da rame. Poiché non può essere incorporato direttamente nel vetro, il conduttore di rame viene collegato senza fessure con il primo componente funzionale. Il primo componente funzionale è fatto con un materiale che si lascia incorporare nel vetro. In genere, il conduttore elettrico è formato da un'asta di rame circondata da un tubo di vetro, il quale stabilisce il collegamento con il materiale vetroso del componente isolante. In questo caso è opportuno fare attenzione alla tenuta del collegamento fra l'asta di rame ed il tubo di acciaio. Una soluzione di questo tipo è meccanicamente stabile, richiede però un elevato lavoro di fabbricazione, in particolare a causa del necessario collegamento fra asta di rame e tubo di acciaio.

Sulla base di quanto esposto, l'invenzione si pone il compito di mettere a disposizione un passaggio elettrico, il quale sia adatto per elevate intensità di corrente, sia resistente ad elevate sollecitazioni meccaniche e possa essere fabbricato con minimo dispendio.

Questo compito viene risolto con l'oggetto delle rivendicazioni indipendenti. Le realizzazioni vantaggiose ed i perfezionamenti dell'invenzione nonché delle applicazioni particolarmente vantaggiose sono esposti nelle rivendicazioni dipendenti.

Il passaggio secondo l'invenzione comprende una flangia, la quale presenta un lato superiore ed un lato inferiore, ed un'apertura di passaggio con una parete interna ed un conduttore per la corrente elettrica, il quale è disposto all'interno dell'apertura di passaggio per mezzo di almeno un componente elettricamente isolante, essendo collegato con la flangia per mezzo del componente isolante. In questo modo viene chiusa a tenuta l'apertura di passaggio. L'apertura di passaggio si estende dal lato superiore al lato inferiore della flangia. Poiché i termini lato superiore e lato inferiore sono concetti relativi, l'apertura di passaggio si estende anche dal lato inferiore verso il lato superiore della flangia. Come lato superiore viene indicato in genere quel lato rivolto verso l'interno del contenitore di sicurezza, mentre il lato inferiore è quel lato superficiale della flangia che si trova di fronte al lato superiore.

Almeno un componente isolante è montato nell'apertura di passaggio in modo da essere allineato con il lato superiore e/o il lato inferiore della flangia. Ciò significa che non spore oltre il lato superiore e/o il lato inferiore della flangia. In alternativa, almeno un componente isolante è montato arretrato nell'apertura di passaggio rispetto al lato superiore e/o al lato inferiore della flangia. Ciò significa che almeno il componente isolante è montato per così dire in modo sprofondato nell'apertura di passaggio. In questo modo, il componente isolante risulta protetto da danni meccanici che possono verificarsi ad esempio in caso di avaria, ma anche durante il montaggio e/o la manutenzione.

Il conduttore per la corrente elettrica è costituito secondo l'invenzione, almeno nella sua zona d'anima, da una lega ferro-cobalto, il cui tenore di cobalto si aggira da 68 % p/p a 84 % p/p. Il tenore di ferro si aggira di conseguenza in particolare da 16 % p/p a 32 % p/p. Sono possibili anche minime percentuali di altri materiali, in particolare metalli nella lega, la cui percentuale può ammontare al massimo a circa 2 % p/p. Dei tenori particolarmente vantaggiosi del cobalto sono 70%, 71%, 72%, 73%, 74%, 75%, 76% 77%, 78%, 79%, 80, 81% e/o 82%, indicati rispettivamente in % p/p. I corrispondenti tenori di ferro risultano logicamente dal calcolo matematico.

Gli inventori hanno scoperto che la suddetta lega con i suddetti tenori dei suoi componenti presenta da un lato ottime caratteristiche elettriche, in particolare per quanto riguarda la conduttività, essendo d'altro canto anche facilmente collegabile con il vetro come materiale del componente isolante, in particolare poiché le caratteristiche chimiche sono compatibili ed i coefficienti di dilatazione termica della suddetta lega ferro-cobalto sono adatti per i materiali a base di vetro menzionati più avanti. La suddetta lega ferro-cobalto può presentare infatti dei coefficienti di dilatazione termica α20-300 da circa 9,0 ppm/K fino a circa 12 ppm/K, essendo particolarmente vantaggiosi dei valori di circa 9,5 ppm/K fino a circa 11,5 ppm/K.

Il termine coefficiente di dilatazione termica è noto all'esperto del ramo. Ai sensi della presente invenzione, con questo termine s'intende generalmente il coefficiente di dilatazione termica lineare, il quale viene abbreviato con il simbolo α. Il termine di coefficiente di dilatazione termica impiegato nella presente descrizione si riferisce al coefficiente α20-300, il quale indica nell'uso comune il coefficiente di dilatazione termica lineare media nel campo da 20° C fino a 300 °C e viene caratterizzato dal suddetto simbolo α20-300.

Un'altra proprietà vantaggiosa di queste suddette leghe è quello di presentare una bassa resistenza elettrica. Risultano vantaggiosi dei valori della resistenza elettrica specifica minori di 0,1 µΩ∙m a 20°C, in particolare minori di 0,085 µΩ∙m a 20°C e/o minori di 0,080 µΩ∙m a 20°C e/o minori di 0,075 µΩ∙m a 20°C. Grazie a queste basse resistenze elettriche specifiche è possibile alimentare degli utilizzatori con elevate intensità di corrente, senza riscaldare eccessivamente il conduttore. Ciò rende il passaggio secondo l'invenzione particolarmente adatto alle applicazioni per basse temperature, poiché in questo modo il fluido freddo non viene oltremodo riscaldato. Inoltre non viene disturbato l'equilibrio dei coefficienti di dilatazione termica della flangia, del conduttore e del componente isolante.

Il materiale del componente isolante, in particolare quando è fatto di vetro e/o di vetroceramica e/o di ceramica, può essere scelto in modo da presentare un coefficiente di dilatazione termica α20-300 nell'intervallo di temperatura delle condizioni d'esercizio pianificate, il quale è più piccolo di quello della flangia e/o vantaggiosamente anche della suddetta lega ferro-cobalto. In questo modo si ottiene un cosiddetto incorporamento del vetro a pressione, in cui i componenti metallici esercitano una pressione sul componente isolante che lo fissa ulteriormente nell'apertura passante. Allo stesso modo è però anche possibile scegliere il materiale del componente isolante, in particolare quando è fatto di vetro, in modo che esso presenti nell'intervallo di temperatura delle condizioni d'esercizio pianificate in sostanza lo stesso coefficiente di dilatazione termica α20-300 come la flangia e/o la suddetta lega ferro-cobalto. In questo modo si ottiene un passaggio cosiddetto adattato. I due termini sono noti all'esperto del ramo e possono essere utilizzati per l'oggetto dell'invenzione.

Riassumendo, una forma realizzativa preferita ai sensi dell'invenzione può essere descritta in particolare dal fatto che il materiale della flangia presenta un coefficiente di dilatazione termica α20-300 più grande rispetto al materiale di almeno un componente isolante e la flangia esercita, almeno ad una temperatura di 20° C, una tensione di compressione su almeno un componente isolante.

Il coefficiente di dilatazione termica α20-300 del materiale del componente isolante viene scelto in particolare vantaggiosamente in modo tale, per cui esso corrisponde all'incirca al coefficiente di dilatazione termica α20-300 del conduttore. In particolare, il coefficiente di dilatazione termica α20-300 del conduttore è al massimo più grande o più piccolo del 30% di quello del componente isolante, vantaggiosamente al massimo del 20%, vantaggiosamente al massimo del 15%, in modo particolarmente vantaggioso al massimo del 10% ed in modo estremamente vantaggioso al massimo del 7%. Ciò vale sia per l'incorporamento del vetro a pressione, sia per il passaggio adattato.

L'adattamento dei coefficienti di dilatazione termica dei materiali della flangia, del componente isolante e/o dei componenti isolanti e del conduttore ricopre quindi una particolare importanza, poiché diversamente non si ottengono dei passaggi ermetici durevoli alle temperature d'esercizio ed in particolare anche in caso di temperature d'esercizio oscillanti.

La zona d'anima del conduttore è quella zona, in cui scorre principalmente la corrente elettrica. In genere, il conduttore è un'asta piena composta dalla suddetta lega ferro-cobalto. L'invenzione comprende però anche soluzioni, in cui il conduttore è rivestito, ad esempio per aumentare l'aderenza rispetto al componente isolante e/o per ottimizzare e/o adattare le resistenze elettriche di contatto. In questo caso, la zona d'anima del conduttore è costituita dalla suddetta lega ferro-cobalto e la zona di mantello da un altro materiale.

La geometria del conduttore deve essere adattata alle intensità di corrente richieste. Come esposto all'inizio, i passaggi qui descritti sono dei maxipassaggi. Il conduttore può presentare diametri superiori a 5 mm, in particolare superiori a 7 mm e/o anche superiori a 10 mm.

Grazie all'utilizzo della suddetta lega ferrocobalto come conduttore nel passaggio secondo l'invenzione è possibile collegare il conduttore, direttamente o eventualmente munito solo di un rivestimento, con il componente isolante, in particolare utilizzando componenti isolanti di vetro e/o vetroceramica, facendo così a meno di una laboriosa saldatura di un conduttore di rame con un tubo di acciaio o ferro. Con una tale soluzione è possibile, scegliendo adeguatamente il diametro del conduttore, portare ciononostante delle elevate intensità di corrente attraverso il conduttore. In particolare, grazie a delle corrispondenti forme realizzative si possono ottenere delle intensità di corrente di oltre 50 A.

La flangia può essere come di consueto un componente metallico, ad esempio un disco, in particolare di acciaio. L'apertura passante può essere realizzata tramite trapanatura, ma anche mediante fresatura, tornitura, deformazione e tutti gli altri procedimenti opportuni. L'apertura passante può estendersi prevalentemente i seno perpendicolare attraverso la superficie principale della flangia, la quale viene chiamata in questo caso superficie, per cui l'altezza della sua superficie di parete corrisponde in sostanza all'altezza della flangia. La flangia stessa viene fissata a sua volta su altre parti costruttive, ad esempio su contenitori di sicurezza. Quando la flangia è fatta di metallo, il passaggio del tipo citato all'inizio viene chiamato anche passaggio con metallo come materiale di fissaggio.

La flangia e quindi il conduttore collegato con essa tramite il e/o i componenti isolanti formano come passaggio un'unità costruttiva. La flangia stessa può essere fissata su altre parti costruttive, ad esempio su contenitori di sicurezza, mediante mezzi tradizionali, ad esempio preferibilmente in modo reversibile mediante viti. Durante il montaggio e/o la sostituzione del passaggio secondo l'invenzione viene in genere montata e/o smontata l'intera flangia con i componenti al suo interno.

Come descritto, anche la flangia è costituita come di consueto di metallo e/o contiene metalli. Come metallo risulta vantaggioso l'acciaio normale con rivestimento galvanico, ad esempio Cu, Ni e/o una combinazione di entrambi, nonché leghe di Ni e/o acciai Cr. Sono altrettanto vantaggiosi gli acciai legati, in particolare gli acciai legati austenitici come AISI 304/304L e 316/316L, i quali sono particolarmente adatti per applicazioni navali grazie alla loro resistenza all'acqua salina. Altrettanto vantaggiosi sono gli acciai termicamente altoresistenti come ad esempio Invar, Inconel e Monel. Si preferiscono gli acciai austenitici, i quali grazie alla loro elevata resilienza sono adatti per applicazioni a temperature estremamente basse, in particolare temperature criogeniche. Altrettanto vantaggiosi ed adatti, essendo quindi compresi dall'invenzione, sono gli acciai plastici a freddo. Gli acciai plastici a freddo sono acciai secondo la norma DIN 17280, i quali presentano un valore minimo di resilienza di 27 Joule su campioni ISO-V in direzione trasversale ossia tangenziale ad una temperatura di -60°C o più bassa.

Questa descrizione comprende anche delle forme realizzative, nelle quali la flangia è costituita in particolare dai suddetti metalli. Sono altrettanto possibili e comprese dall'invenzione anche le forme realizzative, nelle quali la flangia è costituita da numerosi materiali. Poiché ai sensi dell'invenzione risulta essenziale la chiusura a tenuta sicura dell'apertura passante, la descrizione comprende in particolare anche una forma realizzativa, in cui i metalli descritti sono presenti almeno in una porzione della parete interna dell'apertura passante.

In una forma realizzativa preferita, il passaggio comprende almeno due componenti isolanti fra loro separati e distanziati, nei quali il conduttore viene sostenuto nell'apertura passante in modo elettricamente isolato dalla flangia, laddove i componenti isolanti formano uno spazio fra di loro e la parete interna dell'apertura passante ed il conduttore. Lo spazio può essere una cavità e/o essere completamente o parzialmente riempito con altre sostanze, ad esempio con un materiale poroso e/o con dei fluidi.

I componenti elettricamente isolanti possono essere costituiti da opportuni materiali, ad esempio da materie plastiche e/o materiali vetrosi e/o materiali in vetroceramica e/o ceramiche. Inoltre, con i materiali di vetro e/o di vetroceramica si può ottenere in modo durevole una chiusura ermetica a tenuta del primo componente funzionale e quindi dell'intero passaggio.

In genere, l'asse longitudinale del conduttore si estende parallelo all'asse longitudinale dell'apertura passante, essendo vantaggiosamente addirittura coassiale la disposizione del primo componente funzionale nel passaggio. Almeno due componenti isolanti elettrici di questa forma realizzativa circondano il conduttore in particolare in modo anulare e lo sostengono nel passaggio. I componenti isolanti elettrici sono vantaggiosamente dei componenti di vetro, di vetroceramica e/o di ceramica. Questa tecnologia è nota all'esperto del ramo come passaggio di metallo-vetro. Il conduttore viene per così dire incorporato nel vetro per mezzo dei componenti isolanti nel passaggio. Questi materiali presentano il vantaggio di avere elevati valori isolanti e di essere chimicamente insensibili rispetto all'attacco di sostanze aggressive. Essi presentano tuttavia lo svantaggio proprio dei materiali fragili, i quali possono essere sensibili rispetto alle sue citazioni meccaniche. E' tuttavia anche possibile l'utilizzo di materie plastiche, in particolare di materie plastiche ad alte prestazioni, come ad esempio il PEEK.

In questa forma realizzativa, i due componenti isolanti, fra loro elettricamente separati, vengono introdotti in particolare in modo tale nell'apertura passante, da formare uno spazio fra di loro e la parete interna dell'apertura passante ed il primo conduttore elettrico. Quando l'apertura passante è circolare, la cavità presenta quindi la forma di un anello. Sono naturalmente possibili e quindi comprese dall'invenzione tutte le altre geometrie di diametro nonché le risultanti geometrie della cavità. In particolare uno o più componenti isolanti non sporgono oltre la superficie della flangia. In modo particolarmente vantaggioso essi terminano con la superficie della flangia o sono addirittura sprofondati nell'apertura passante. In questo modo essi sono protetti dalle azioni meccaniche, ad esempio da pezzi proiettati in caso di avaria e/o da utensili impiegati in modo inopportuno durante le riparazioni.

In una forma realizzativa particolarmente preferita del passaggio secondo l'invenzione, questo spazio può essere collegato con uno strumento di misurazione attraverso almeno un'apertura di controllo e l'apertura di controllo si estende attraverso uno dei componenti isolanti elettrici e/o la flangia. L'apertura di controllo si estende vantaggiosamente attraverso la flangia, in cui un'estremità dell'apertura di controllo è prevista in particolare nella parete interna dell'apertura passante in corrispondenza della cavità, oppure si estende attraverso almeno uno dei componenti isolanti o attraverso una combinazione di entrambi. Grazie agli strumenti di misurazione collegabili all'apertura di controllo si possono quindi rilevare le sostanze in entrata nella cavità in seguito ad un'avaria dei componenti isolanti. Lo strumento di misurazione può essere ad esempio un misuratore di pressione. Grazie a questo strumento si può visualizzare una variazione della pressione nella cavità, rappresentante un indicatore per l'attivazione di ad esempio un allarme. E' altrettanto possibile la realizzazione dello strumento di misurazione come controllore del gas, il quale rileva la penetrazione di un altro gas nella cavità. Lo spazio stesso può essere sottoposto a depressione, a vuoto o essere riempito con qualsiasi gas protettivo, con liquidi non conduttivi, ecc.. L'invenzione comprende tutto questo e la possibilità di collegamento con tutti i possibili strumenti di misurazione. In questo modo si possono sorvegliare in un passaggio secondo l'invenzione tutti i componenti critici del passaggio stesso.

E' altrettanto possibile che il passaggio contenga più di un'apertura di controllo per un'apertura passante. In questo modo in particolare un fluido può entrare nella cavità attraverso un'apertura di controllo e riuscire nuovamente da almeno un'altra apertura di controllo. Un'apertura di controllo forma per così dire la mandata e l'altra apertura di controllo forma per così dire il ritorno del fluido. Durante il funzionamento il fluido può essere in particolare presente allo stato liquido o gassoso. Si può trattare in particolare di un fluido per il raffreddamento, come ad esempio l'acqua o N2 liquido, i quali impediscono o almeno ritardano un danneggiamento provocato dalla temperatura, in particolare lo scioglimento dei componenti funzionali e/o dei componenti isolanti, in particolare in caso di avaria. Allo stesso modo, la sostanza può essere una sostanza protettiva, ad esempio un liquido chimicamente inerte oppure un gas protettivo, come ad esempio N2 gassoso e/o He gassoso, Ar e/o altri gas protettivi o nobili. In modo particolarmente vantaggioso, attraverso il risciacquo con N2 gassoso e/o altri gas protettivi, si può impedire la formazione di un'atmosfera contenente ossigeno e quindi incendiabile. E' altrettanto possibile utilizzare dei fluidi che, in caso di avaria, modificano il loro stato di aggregazione e possono servire per un raffreddamento e/o da gas protettivo, anche nel caso di una piccola portata del fluido. La mandata e/o il ritorno per il fluido può trovarsi nella flangia e/o nel materiale isolante. Quando la mandata e/o il ritorno si trovano nella flangia, ciò può essere ottenuto tramite corrispondenti fori nella flangia. Quando la mandata e/o il ritorno si trovano nel componente isolante, a tale scopo si possono incorporare nel medesimo ad esempio dei tubi.

Risulta particolarmente vantaggioso quando il e/o i componenti isolanti sono direttamente collegati con l'apertura passante o al limite tramite uno strato intermedio di piccolo spessore, come ad esempio uno strato adesivo oppure uno strato di adattamento, costituito ad esempio da un altro materiale vetroso e/o di vetro ceramica. In questo modo si ottiene un collegamento diretto fra la parete interna dell'apertura passante ed il materiale del componente isolante. Utilizzando uno strato intermedio si forma un collegamento superficiale fra il materiale dello strato intermedio e sia il componente isolante, sia la parete interna dell'apertura passante. In questo modo si possono formare delle forze di ritenuta tramite interazioni chimiche e/o fisiche del materiale del componente isolante, incluso l'eventuale strato intermedio, e del materiale della flangia sulla parete interna dell'apertura passante.

In modo vantaggioso, il conduttore presenta almeno una zona di deformazione, nella quale lo spessore del materiale del conduttore risulta localmente così ridotto, da ridurre la stabilità meccanica del conduttore nella zona di deformazione, per cui il conduttore può deformarsi nella zona di deformazione in caso di sollecitazione meccanica ed in particolare durante il funzionamento e/o in caso di avaria. La zona di deformazione può essere formata in particolare da una rientranza del conduttore. Con il termine rientranza si intende ad esempio una tacca, una scanalatura, un foro cieco, ecc..

Grazie alla zona di deformazione, il conduttore può essere sottoposto a momenti torcenti, pressione, trazione, momenti di pressoflessione, momenti di taglio e/o vibrazioni. Attraverso la deformazione convogliata nella zona di deformazione nei corrispondenti stati funzionali si impedisce un sovraccarico del passaggio, in particolare un sovraccarico dinamico durante l'azione di picchi di forza, aumentando in questo modo la sollecitabilità meccanica. La zona di deformazione smorza per così dire un picco di sollecitazione meccanica in atto, impedendo lo strapparsi del conduttore dalla flangia e/o lo strapparsi del materiale della flangia stessa. La zona di deformazione serve anche da punto di rottura nominale, per cui in caso di danneggiamento del conduttore l'avaria si verifica prevalentemente nella zona di deformazione, senza che in questo modo venga sfondata la barriera dell'intero passaggio. Ciò rende il passaggio secondo l'invenzione particolarmente resistente alle avarie.

In un'ulteriore forma realizzativa preferita del passaggio secondo l'invenzione, il conduttore comprende almeno due porzioni separate, le quali sono collegate da strutture di collegamento impegnate una nell'altra e collegate fra loro in modo estraibile e/o inseribile e/o ruotabile. A tale scopo, le estremità reciprocamente affacciate delle porzioni del conduttore possono presentare delle strutture impegnate una nell'altra, ad esempio come un connettore ed una presa.

La zona di deformazione e/o le strutture di collegamento possono essere presenti in qualsiasi punto del conduttore. Ad esempio, esse possono essere previste lontane dal piano principale della flangia lungo l'asse longitudinale del conduttore, vale a dire in quella zona del conduttore che sporge oltre il lato superiore e/o il lato inferiore della flangia, all'interno o all'esterno del contenitore di sicurezza, ad esempio per alimentare con corrente elettrica i motori elettrici. Queste e/o i cavi collegati con esse tramite i conduttori possono a loro volta esercitare un momento torcente e/o un momento di flessione sul conduttore. Attraverso la zona di deformazione è possibile una rotazione e/o una vibrazione elastica del conduttore intorno al suo asse longitudinale (ad esempio una torsione), per cui il corrispondente momento meccanico viene tenuto lontano dal fissaggio del conduttore nell'apertura passante, in particolare nel componente isolante, o viene almeno ridotto in modo tale da non essere più dannoso. In quest'esempio di applicazione, questo provvedimento impedisce lo sfilamento e/o lo spezzarsi del conduttore dal materiale di fissaggio, in particolare dal componente isolante. E' altrettanto possibile un'oscillazione elastica di pressoflessione del conduttore, in cui la pressoflessione si verifica nella zona di deformazione. Anche questo provvedimento scarica in particolare il componente isolante e migliora la sollecitabilità meccanica del passaggio secondo l'invenzione. Lo stesso vale per le strutture di collegamento del conduttore.

In modo particolarmente preferito, la zona di deformazione o le strutture di collegamento del conduttore sono disposte nello spazio fra almeno due componenti isolanti separati. Questa forma realizzativa presenta il vantaggio che il conduttore presenta presso le sue estremità la stabilità massima. Quando il passaggio è però soggetto a sollecitazioni meccaniche eccessive, in particolare a carichi di pressione agenti perpendicolarmente sull'asse longitudinale del conduttore, si può verificare la rottura dei componenti isolanti. Tuttavia, anche in questo caso la zona di deformazione e/o le strutture di collegamento riducono la sollecitazione meccanica, rompendosi solo uno dei componenti isolanti, in genere quello che è più vicino all'origine della sollecitazione meccanica. Poiché i componenti isolanti sono però separati fra loro, la rottura di un componente isolante non significa però la perdita della barriera. L'altro componente isolante intatto provvede come sempre ad una chiusura sicura del contenitore. In questo modo si possono intercettare con sicurezza in particolare i picchi dei carichi di pressione, il che comporta particolari vantaggi nelle applicazioni soggette ad avarie importanti. La rottura di un componente isolante può essere rilevata con provvedimenti opportuni, ad esempio con dispositivi di controllo acustici e/o ottici, attivando di conseguenza la sostituzione del passaggio stesso.

In una forma realizzativa anch'essa preferita, il conduttore sporgo oltre il lato superiore e/o il lato inferiore della flangia, vale a dire oltre una delle superfici principali della flangia realizzata in particolare a forma di disco. La zona di deformazione è disposta in questa forma realizzativa nella zona sporgente del conduttore, vale a dire in particolare esternamente allo spazio fra i due componenti isolanti. In questa forma realizzativa, la sollecitazione meccanica viene tenuta lontana da uno o più componenti isolanti, riducendo così la probabilità di danneggiarli durante il funzionamento e/o in caso di avaria. E' altrettanto possibile che una tale zona di deformazione venga utilizzata contemporaneamente come struttura di connessione per un utilizzatore elettrico, ad esempio come protezione contro lo scivolamento del collegamento elettrico, in particolare di un manicotto di collegamento. E' altrettanto possibile e compreso dall'invenzione il fatto che nella zona sporgente del conduttore siano presenti delle strutture aventi solo la funzione di strutture di connessione elettrica, in particolare di sicurezza per i conduttori connessi, come ad esempio i cavi. Queste strutture di connessione elettrica possono essere presenti in alternativa a oppure in combinazione con la zona di deformazione e/o operare contemporaneamente come zona di deformazione.

Si prevede inoltre che la flangia presenti un elemento di flangia, il quale formi almeno una zona parziale della parete interna dell'apertura passante ed in particolare uno dei componenti isolanti elettrici sia disposto in questa zona parziale, formata attraverso l'elemento di flangia, dell'apertura passante.

L'elemento di flangia può essere costituito da un materiale differente da quello del corpo di base della flangia, in particolare da un altro metallo, oppure può essere fatto dello stesso materiale. L'elemento di flangia forma vantaggiosamente almeno una zona parziale della parete interna dell'apertura passante. Almeno uno dei componenti isolanti è quindi disposto vantaggiosamente in questa zona parziale.

Ciò significa che nella flangia può essere presente una sfinestratura a forma di gradino, prodotta ad esempio mediante trapanatura e/o fresatura e/o tornitura, nella cui porzione di diametro più grande è inserito un elemento anulare, il quale è collegato con il corpo di base della flangia. Il collegamento può essere realizzato ad esempio mediante saldatura. Il diametro interno dell'elemento di flangia corrisponde vantaggiosamente al diametro dell'apertura passante, per cui è presente un'apertura passante cilindrica. Almeno uno dei componenti isolanti è previsto poi vantaggiosamente in quella zona dell'apertura passante che viene formata dall'elemento di flangia. Il materiale del componente isolante ivi presente è, come precedentemente descritto, adattato al materiale circostante dell'apertura passante, per cui, in questa forma realizzativa, il materiale del primo può essere differente dal materiale del secondo componente isolante, in particolare quando sono differenti fra loro il materiale della flangia ed il materiale dell'elemento di flangia. In particolare, i componenti isolanti possono essere costituiti da differenti tipi di vetro e/o di vetroceramica.

Risulta particolarmente vantaggioso ed anche compreso dall'invenzione il fatto che, indipendentemente dalla realizzazione della flangia con o senza elemento di flangia, nell'apertura passante e/o sul primo componente funzionale siano presenti dei mezzi per impedire il movimento relativo fra la flangia e/o il primo componente funzionale.

I mezzi per impedire il movimento relativo possono essere realizzati tramite opportuni profili dell'apertura passante e/o la configurazione della parete esterna del conduttore. In particolare, l'apertura passante può presentare un profilo che si rastrema almeno localmente e/o presenta un gradino. La rastremazione e/o il gradino possono fungere da mezzo ritenuta, il quale contrasta meccanicamente la spinta all'infuori dei componenti isolanti, quando una sollecitazione di sovrappressione viene esercitata su quel lato dell'apertura passante che presenta il diametro maggiore. Oltre ai gradini si possono prevedere in particolare ad esempio dei profili conici e/o semiconici dell'apertura passante. La parete interna dell'apertura passante viene provvista per così dire dei mezzi per impedire il movimento relativo.

In un'ulteriore forma realizzativa vantaggiosa, almeno uno dei componenti isolanti presenta un rivestimento. Questo può rinforzare in particolare il componente isolante rispetto ai carichi di flessione che si formano in particolare durante la sollecitazione di pressione. Poiché il componente isolante può essere fatto, come descritto, in particolare da materiali fragili, il rivestimento può impedire inoltre la rottura del componente isolante, quando esso provvede a sopprimere la formazione di incrinature iniziali, in particolare sul suo lato rivolto in senso opposto al carico di pressione. Ad esempio risultano vantaggiosi dei rivestimenti in materia plastica del componente isolante.

L'invenzione comprende anche l'utilizzo del passaggio secondo l'invenzione in contenitori di sicurezza, in particolare in contenitori pressurizzati e/o contenitori per gas liquido e/o camere di reattore e/o involucri di reattore e/o carcasse di pompe e/o involucri di generatore, comprendendo quindi anche questi contenitori, camere e/o involucri.

Un utilizzo particolarmente preferito del passaggio secondo l'invenzione è l'alimentazione di corrente elettrica a motori elettrici e/o pompe, in particolare a pompe criogeniche. A tale scopo, questi dispositivi vengono in genere connessi al conduttore del passaggio secondo l'invenzione.

Un procedimento di produzione particolarmente razionale per una forma realizzativa preferita di un passaggio elettrico secondo l'invenzione comprende i seguenti passi:

- approntare una flangia, la quale è costituita generalmente da un metallo e presenta almeno un'apertura passante;

- approntare almeno due preforme di componente isolante. Si tratta in genere di semilavorati compressi di vetro, ceramica e/o vetroceramica. In genere questi semilavorati compressi hanno una forma ad anello.

- approntare un conduttore, il quale presenta almeno nella sua zona d'anima un lega ferro-cobalto, il cui tenore di cobalto si aggira da 68 % p/p fino a 84 % p/p, in particolare approntare un conduttore in lega ferro-cobalto, il cui tenore di cobalto si aggira da 68 % p/p fino a 84 % p/p;

- introdurre la prima preforma di componente isolante nell'apertura passante;

- introdurre il conduttore nel vano anulare del primo componente isolante;

- introdurre la seconda preforma di componente isolante nell'apertura passante, in modo da essere sostenuta nell'apertura passante;

- riscaldare tutti i componenti così predisposti ad una temperatura che provoca lo scioglimento delle preforme di componente isolante con la parete interna dell'apertura passante e con il primo componente funzionale ed eventualmente lo scioglimento del materiale di apporto fra il primo ed il secondo componente funzionale. Durante lo scioglimento si formano i componenti isolanti separati ed un collegamento elettricamente isolante, in particolare ermeticamente a tenuta, fra la parete interna dell'apertura passante ed il conduttore.

- raffreddare il passaggio elettrico.

E' anche possibile che il componente isolante di vetro, vale a dire il semilavorato compresso in quanto prestadio, subisca delle alterazioni durante il processo di lavorazione ossia durante il riscaldamento, in particolare che dei componenti evaporino e/o che il vetro cristallizzi almeno parzialmente.

E' altrettanto possibile che i componenti isolanti non vengano disposti contemporaneamente nell'apertura passante e quindi vengano riscaldati insieme, ma che innanzi tutto una preforma di componente isolante (ed il conduttore) venga disposta nell'apertura passante e quindi riscaldata. In modo particolarmente vantaggioso, il materiale della preforma di componente isolante viene scelto in modo tale, per cui esso cristallizzi almeno parzialmente durante il riscaldamento e che il materiale almeno parzialmente cristallizzato presenti una temperatura di rammollimento maggiore rispetto al materiale non cristallizzato. Ciò può essere ottenuto con corrispondenti tipi di vetro, ampiamente noti all'esperto del ramo La seconda preforma di componente isolante può essere disposta infine nell'apertura passante e quindi essere riscaldata fino ad una temperatura, alla quale la seconda preforma del componente isolante si fonde con la parete interna dell'apertura passante. Quando il materiale della seconda preforma del componente isolante viene scelto in modo tale, per cui la sua temperatura di lavorazione si aggira inferiormente alla temperatura di rammollimento del primo componente isolante, almeno parzialmente cristallizzato, il primo componente isolante fissa in modo sicuro nell'apertura passante il conduttore durante il riscaldamento. Un materiale adatto a tale scopo è ad esempio il vetro.

In questo modo si può realizzare un processo di fabbricazione di precisione. Inoltre, scegliendo differenti materiali di vetro e/o vetroceramica, si possono adattare le proprietà chimiche del componente isolante, in particolare la sua resistenza chimica, alle esigenze della situazione di montaggio della flangia. Ad esempio, il componente isolante rivolto verso il lato di processo può essere chimicamente resistente alle sostanze di processo, mentre il componente isolante sul lato opposto al lato di processo può essere in particolare resistente all'ambiente atmosferico circostante, ad esempio in particolare resistente all'acqua.

La tecnica di fusione del vetro, di realizzazione del semilavorato compresso, ecc., e già nota all'esperto del ramo dal campo delle fusioni vetrometallo. Inoltre è possibile e compreso dall'invenzione il fatto che la flangia presenti numerose aperture passanti, nelle quali siano disposti i passaggi descritti. E' altrettanto possibile e compreso dall'invenzione il fatto che più di un conduttore sia fissato all'interno di un'apertura passante in uno o più componenti isolanti.

Il passaggio elettrico secondo l'invenzione presenta numerose applicazioni. Risulta particolarmente preferita l'applicazione in contenitori di sicurezza, in particolare contenitori pressurizzati e/o camere di reattore e/o serbatoi di gas liquido, ma anche in involucri di qualsivoglia dispositivo di comando elettrico e/o involucri di sensore e/o attuatore o involucri di generatore o pompe. Con il passaggio secondo l'invenzione si possono alimentare a corrente elettrica vantaggiosamente motori elettrici e/o dispositivi di comando elettrici e/o sensori e/o attuatori e/o pompe e/o pompe ad immersione e/o pompe criogeniche. Il campo di applicazione della temperatura può estendersi in particolare da un campo di basse temperature, particolarmente importante ad esempio per i liquidi di raffreddamento e/o i gas liquefatti, fino alle elevate temperature, come possono formarsi in particolare in condizioni di avaria e/o in casi di emergenza.

L'invenzione verrà descritta con riferimento ai disegni. Tutte le figure sono illustrate in modo puramente schematico, in cui le dimensioni e/o le proporzioni dei passaggi elettrici reali secondo l'invenzione e/o delle loro singole parti costruttive possono differire da quelle dei disegni. Anche le figure rappresentano degli esempi realizzativi, fabbricati con il procedimento descritto.

Nei disegni:

- la fig. 1 illustra una sezione di un passaggio secondo l'invenzione con un conduttore, il quale presenta una zona di deformazione formata da sfinestrature a forma di fessura in uno spazio fra due componenti isolanti, il quale è collegato con un'apertura di controllo;

- la fig. 2 illustra la sezione di un passaggio secondo l'invenzione conformemente alla fig. 1, in cui la zona di deformazione è formata da una tacca estesa tutt'intorno del conduttore;

- la fig. 3 illustra la sezione di un passaggio secondo l'invenzione, in cui la zona di deformazione e/o la struttura di connessione elettrica è disposta in quella zona del conduttore che sporge oltre la superficie della flangia;

- la fig. 4 illustra la sezione di un passaggio secondo l'invenzione con un conduttore, il quale presenta due porzioni che sono collegate fra loro attraverso strutture impegnate una nell'altra;

- la fig. 5 illustra la sezione di un passaggio secondo l'invenzione, in cui la flangia comprende un elemento di flangia saldato e l'apertura passante con il conduttore presentano mezzi per impedire un movimento relativo;

- la fig. 6 illustra la sezione di un passaggio secondo l'invenzione come quello della fig. 5, in cui l'apertura passante presenta dei mezzi alternativi per impedire un movimento relativo;

- la fig. 7 illustra la sezione di un passaggio secondo l'invenzione come quello della fig. 5 e/o 6, in cui l'apertura passante presenta dei mezzi alternativi per impedire un movimento relativo;

- la fig. 8 illustra una vista dall'alto di un passaggio secondo l'invenzione, in cui sono presenti più di un'apertura passante nella flangia;

- la fig. 9 illustra l'utilizzo di un passaggio secondo l'invenzione in un serbatoio per gas liquido con una pompa collegata ad esso.

La fig. 1 illustra la sezione di un passaggio (10) secondo l'invenzione, perpendicolarmente al lato superiore e/o al lato inferiore (300, 301) della flangia (3). Nella flangia si trova l'apertura passante (4), la quale presenta una parete interna (41). Nell'apertura passante è disposta un conduttore astiforme per la corrente elettrica (1), composto dalla suddetta lega ferro-cobalto. Questo deve essere sostenuto in modo elettricamente isolato nell'apertura passante (4) della flangia (3) metallica. Ciò viene ottenuta per mezzo di componenti isolanti (5, 6) separati, i quali, come sopra descritto, sono realizzati con materiali in vetro e/o vetroceramica, per ottenere una chiusura ermetica a tenuta dell'apertura passante (4). Se non sono richieste delle particolari esigenze di ermeticità e/o resistenza all'invecchiamento e/o durevolezza, si possono utilizzare tuttavia anche dei componenti isolanti (5, 6) di materia plastica. I due componenti elettricamente isolanti (5, 6) separati formano nell'apertura passante lo spazio (7) in particolare anulare, in cui è disposta la zona di deformazione (8) del conduttore (1).

Come lato superiore (300) della flangia s'intende, come già descritto, in genere quel lato che è rivolto verso il lato di processo, ad esempio l'interno del contenitore di sicurezza. Il lato inferiore (301) è il lato opposto. Questi termini hanno un significato reciprocamente relativo e possono essere scambiati fra loro. Ai termini non è associata nessuna funzionalità del rispettivo lato.

Come illustrato nella fig. 1, il componente isolante (5) è alloggiato nell'apertura passante (4) in modo tale da allinearsi (F) con il lato superiore o lato inferiore (300, 301) della flangia (3). Ciò significa in particolare che la superficie del componente isolante (5) non sporge oltre il lato superiore o lato inferiore (300, 301) della flangia (3). Il componente isolante (6) è alloggiato nell'apertura passante (4) in modo tale da essere arretrato (T) rispetto al lato superiore o lato inferiore (300, 301) della flangia (3). In questo modo, esso è per così dire sprofondato nell'apertura passante (4). In questo modo, i componenti isolanti (5, 6) vengono protetti dal rischio di rottura o di danneggiamento causato da interventi meccanici.

La zona di deformazione (8) del conduttore (1) viene formata in questo esempio realizzativo da sfinestrature a forma di fessura. Nello spazio (7) sbocca l'apertura di controllo (12) nella flangia (3). A questa si possono connettere come descritto degli strumenti di misurazione. una rottura della barriera del materiale isolante (5, 6) può essere quindi rilevata con gli strumenti di misurazione, i quali possono essere collegati con l'apertura di controllo (12). In questo modo si può rilevare una rottura di uno dei componenti isolanti (5, 6), ad esempio tramite le oscillazioni di pressione della sostanza presente nello spazio (7). E' altrettanto possibile rilevare con gli strumenti di misurazione collegati con l'apertura di controllo (12) la sostanza prevista eventualmente nella cavità (7) che fuoriesce in caso di avaria.

La fig. 2 illustra la sezione di un passaggio (10) secondo l'invenzione, simile a quello della fig. 1. Il conduttore (1), la cui zona di deformazione (8) viene formata da una tacca estesa tutt'intorno, è nuovamente disposto all'interno dello spazio (7). Anche in questo caso, il conduttore (1) viene sostenuto nell'apertura passante (4) mediante i due componenti elettricamente isolanti (5, 6) fra loro separati. I componenti isolanti (5, 6) chiudono ermeticamente l'apertura passante (4) e sono applicati in modo sprofondato (t) nell'apertura passante (4). A tale scopo essi sono realizzati preferibilmente di vetro e/o vetroceramica. Un importante criterio per l'ermeticità durevole dell'unione vetro-metallo è quello di adattare reciprocamente i coefficienti di dilatazione termica α20-300 dei materiali collegati fra loro. In questo caso, il coefficiente di dilatazione termica α20-300 del vetro dei componenti isolanti (5, 6) è adattato al materiale della flangia (3) ed a quello del conduttore (1). La flangia (3) è fatta in genere di acciaio, per cui il vetro dei componenti isolanti (5, 6) è adattato all'acciaio della flangia (3) ed al suddetto materiale del conduttore (1).

Il vetro dei componenti isolanti (5, 6) può essere scelto in modo tale, per cui un coefficiente di dilatazione termica α20-300 corrisponde all'incirca a quello della flangia (3) e del conduttore (1). Ciò corrisponde al cosiddetto passaggio adattato. Delle ermeticità e sollecitabilità meccaniche particolarmente ottimali del passaggio possono essere ottenuto utilizzando un cosiddetto passaggio a pressione, in cui il materiale dei componenti isolanti (5, 6), ad esempio il vetro e/o la vetroceramica, presenta una dilatazione termica minore della flangia (3), vale a dire che il coefficiente di dilatazione termica α20-300 del materiale della flangia è maggiore di quello dei componenti isolanti. Durante il raffreddamento del collegamento realizzato tramite il processo di accoppiamento dei componenti isolanti (5, 6), della flangia (3) e del conduttore (1), la flangia subisce per così dire un'azione di ritiro sui componenti isolanti (5, 6), esercitando su di essi una tensione di pressione. Questa tensione di pressione blocca i componenti isolanti nell'apertura passante, per cui le forze di ritenuta generate dalla pressione si sommano alle forze generate dal vincolo chimico e da altri effetti superficiali. Ciò è possibile in tutti gli esempi realizzativi e/o in tutte le figure.

Sia il passaggio adattato qui descritto, sia il passaggio sotto pressione risultano vantaggiosi, così come i collegamenti ad accoppiamento di materiale fra il materiale della parete interna (41) dell'apertura passante (4) ed i componenti isolanti (5, 6). Nel collegamento ad accoppiamento di materiale si forma in particolare un vincolo chimico nella zona interfacciale dei componenti collegati. In particolare nelle applicazioni a basse temperature, la flangia subisce un ritiro sul componente isolante di materiale in vetro e/o vetroceramica, esercitando così una tensione di pressione su di esso.

I due componenti isolanti (5, 6) sono separati e presentano ad esempio una forma ad anello, come illustrato nel disegno. Essi formano fra loro lo spazio (7) anulare, fra la parete interna (41) dell'apertura passante (4) e la superficie del primo componente funzionale (1). Questo spazio può essere parzialmente riempito con una sostanza e/o un ulteriore materiale, ad esempio un materiale poroso, compenetrato dalla detta sostanza.

La fig. 3 illustra la sezione di un passaggio elettrico (10) secondo l'invenzione, perpendicolarmente al lato superiore e/o al lato inferiore (300, 301) della flangia (3). Essa corrisponde ampiamente alla forma realizzativa delle figg. 1 e 2, solo che la zona di deformazione (8) del conduttore (1) è disposta in una zona del conduttore (1) che sporge (S) oltre il lato superiore e/o lato inferiore (300, 301) della flangia (3). La zona di deformazione (8) presenta in questo caso la forma di una scanalatura estesa tutt'intorno. Inoltre, il conduttore (1) viene sottoposto ad una sollecitazione meccanica, in particolare durante l'azione di un momento torcente, si può verificare una torsione nella zona di deformazione (8), la quale può tenere lontana la sollecitazione dai componenti isolanti (5, 6). In questo modo si può ridurre la probabilità di rottura dei componenti isolanti (5, 6). La zona di deformazione (8) può svolgere anche una doppia azione, quando viene impiegata come struttura di collegamento per la connessione di utilizzatori elettrici, essendo utilizzata come struttura di connessione. La scanalatura può servire allora in particolare da protezione da un'estrazione involontaria del collegamento. E' anche possibile che la struttura di connessione eserciti solo la funzione di sicurezza e/o di migliorare il collegamento elettrico, senza agire da zona di deformazione.

Nella fig. 4 è illustrata la sezione perpendicolare alla superficie della flangia (3) di un passaggio (10) secondo l'invenzione con un conduttore (1), il quale presenta due porzioni (21, 22), le quali sono collegate fra loro per mezzo di strutture (24, 25) impegnate una nell'altra. Le strutture (24, 25) impegnate una nell'altra possono essere realizzate, come illustrato nella figura, sotto forma di connettore ad innesto e boccola di innesto. Le due porzioni (21, 22) del conduttore (1) sono reciprocamente scorrevoli e/o girevoli lungo l'asse longitudinale.

Nell'esempio realizzativo della fig. 4 è inoltre realizzata una speciale possibile realizzazione della flangia (3), in cui un anello è saldato come elemento (31) di flangia composto dallo stesso o da un differente metallo rispetto al materiale della flangia. Corrispondentemente a ciò, il cordone di saldatura (32) si trova sulla flangia e collega la flangia (3) con l'elemento (31) di flangia. La parete interna dell'apertura passante (4) presenta quindi delle porzioni (41, 42) di differenti materiali, in particolare differenti metalli, aventi in particolare differenti coefficienti di dilatazione termica α20-300. Questa forma realizzativa presenta il vantaggio che quando per l'elemento (31) di flangia viene utilizzato un materiale differente da quello per la flangia (3), il materiale (31) saldato può presentare altre proprietà rispetto al materiale della flangia di base (3), ad esempio per quanto riguarda la dilatazione termica. Ciò consente di realizzare il componente isolante (6) collegato ad esso con un materiale differente da quello dell'altro componente isolante (5), essendo in particolare realizzato con un altro vetro. In questo modo, il passaggio (10) può essere adattato in modo particolarmente ottimale alle esigenze dell'applicazione, ad esempio quando i materiali utilizzati devono soddisfare particolari esigenze di resistenza chimica e/o durezza e/o resistenza alla temperatura, ecc.. Ciò vale per tutte le forme realizzative. Le restanti caratteristiche della forma realizzativa illustrata nella fig. 4 corrispondono in sostanza alle precedenti figure.

La fig. 5 illustra la sezione perpendicolare alla superficie della flangia (3) attraverso un passaggio (10) secondo l'invenzione in una realizzazione che corrisponde in sostanza ad una combinazione delle figg.

3 e 4. La flangia (3) presenta elemento (31) di flangia, il quale è saldato nella flangia (3) mediante cordone di saldatura (32). Come perfezionamento dell'invenzione, in questa figura del presente esempio realizzativo si prevedono dei mezzi per impedire il movimento relativo (50, 51) fra la flangia (3) ed il materiale isolante (5,6) nonché fra il conduttore (1) ed il materiale isolante (5, 6).

Esiste una molteplicità di possibilità per la realizzazione concreta dei mezzi atti ad impedire un movimento relativo fra i componenti, in particolare ad impedire lo scivolamento all'infuori durante una sollecitazione di pressione. Onde evitare un distacco del conduttore (1) dai componenti isolanti (5, 6) durante una sollecitazione dell'intero passaggio (10), si prevedono dei mezzi per impedire un movimento relativo (50) sul perimetro interno dell'apertura passante (4). Questi mezzi sono caratterizzati da una variazione locale del diametro dell'apertura passante (4), ottenuta nel disegno della fig. 5 dai gradini (50) disposti nell'apertura passante (4). In particolare durante un carico di pressione proveniente dalla direzione del diametro più grande dell'apertura passante (4), il materiale di fissaggio, in questo caso i componenti isolanti (5, 6), e quindi anche il conduttore (1) vengono sostenuti più efficacemente nell'apertura passante dai mezzi atti ad impedire il movimento relativo (50). Prevedendo dei mezzi per impedire il movimento relativo (50) nell'apertura passante, si ottiene il vantaggio che questi, anche in caso di una flessione della flangia (3) nella direzione della suddetta sollecitazione di pressione ed in particolare di un'inflessione, garantiscano un sostegno sicuro del materiale di fissaggio (5, 6). È stato dimostrato che una flessione della flangia (3) può addirittura aumentare la forza di ritenuta del materiale di fissaggio (5, 6), poiché durante la flessione il materiale di fissaggio viene bloccato sul lato rivolto verso la pressione nell'apertura passante (4). Questa forza di bloccaggio supplementare risulta più forte degli effetti che insorgono attraverso un'eventuale formazione di incrinature sul lato rivolto in senso opposto alla pressione, in particolare quando nell'apertura passante (4) sono previsti i mezzi destinati ad evitare il movimento relativo (50).

Nella fig. 5 sono illustrati anche dei mezzi per impedire il movimento relativo (51), le quali sono applicati sul conduttore (1). Anche questi sono in generale delle alterazioni locali del diametro esterno del conduttore (1), essendo in questo caso delle sporgenze (51). I mezzi per impedire il movimento relativo (50, 51) fra la flangia (3) ed il conduttore (1) non devono essere anche realizzati, come illustrato nella fig. 5, per impedire lo schiacciamento all'infuori del conduttore (1), ma possono essere realizzati in modo da impedire una torsione del conduttore (1) e/o dei componenti isolanti (5, 6) nell'apertura passante (4). A tale scopo risultano opportune delle strutture estese in particolare lungo la parete interna (41, 42) dell'apertura passante (4), in modo ampiamente perpendicolare alla superficie della flangia (3), come ad esempio solchi o nervature nell'apertura passante.

Naturalmente sono possibili e comprese dall'invenzione, come mezzi per impedire il movimento relativo (50, 51), tutte quelle strutture opportune disposte all'interno dell'apertura passante (4) e/o sul primo componente funzionale (1).

La zona di deformazione (8) del conduttore (1) è prevista nella forma realizzativa sul lato del conduttore (1) in corrispondenza della sua sporgenza oltre lato superiore (300) della flangia (3), il quale è rivolto verso la pressione di un contenitore pressurizzato. I mezzi per impedire il movimento relativo (50) nella flangia (3) e/o nell'elemento (31) di flangia sono realizzati secondo questa figura in modo tale, per cui essi possono resistere ad un'azione di pressione lateralmente alla zona di deformazione (8). In particolare, i gradini dei mezzi per impedire il movimento relativo (50) sono realizzati in modo tale, per cui il diametro dell'apertura passante, considerando la direzione della sollecitazione di pressione, vale a dire nella direzione del lato superiore (300), è più grande che nella direzione del lato rivolto in senso opposto alla pressione, vale a dire il lato inferiore (301).

La fig. 6 illustra in sostanza una realizzazione secondo la fig. 5, in cui i mezzi per impedire il movimento relativo (50) nell'apertura passante (4) vengono ottenuti attraverso un profilo conico dell'apertura passante. La sollecitazione di pressione avviene nuovamente dalla direzione del diametro più grande dell'apertura passante, laddove la flangia (3) viene in genere montata, corrispondentemente orientata, sul contenitore di sicurezza. Di conseguenza, il lato superiore (300) rappresenta quel lato, in cui il profilo conico dell'apertura passante (4) presenta il diametro maggiore. Il lato inferiore (301) della flangia (3) è quel lato opposto al lato superiore (300).

La fig. 7 illustra nuovamente in sostanza una forma realizzativa corrispondente alla fig. 5, con mezzi alternativi previsti nell'apertura passante (4) e destinati ad evitare il movimento relativo (50) fra la flangia (3) ed il conduttore (1). In una zona dell'apertura passante (4) si prevede un allargamento (50) del diametro, in cui è alloggiato il componente isolante (6), mentre nella zona, in cui è alloggiato l'altro componente isolante (5), è presente una riduzione locale del diametro del apertura passante (4).

A seconda della rispettiva applicazione non si prevede nessuna apertura di controllo oppure una, due o più aperture di controllo (12) nel passaggio (10) secondo l'invenzione. Ciascuna delle forme realizzative illustrate nelle figure può essere munita di una o più aperture di controllo (12) o essere sprovvista di una medesima. Nella fig. 7 è illustrata anche un'apertura di controllo (12), la quale si estende in questo esempio a forma di L attraverso la flangia (3) e può essere realizzata ad esempio per mezzo di corrispondenti fori. E' presente anche una seconda apertura di controllo (12) che si estende attraverso un componente isolante (5). In alternativa può estendersi anche attraverso la flangia (3). Lo spazio (7) è quindi accessibile attraverso le due aperture di controllo (12). Le aperture di controllo (12) possono essere impiegate in particolare come mandata e ritorno di un fluido refrigerante, il quale può essere convogliato nella cavità (7) e, come già descritto, può aumentare la resistenza alla temperatura del passaggio (10), in particolare in caso di avaria. Come già descritto, un fluido di protezione, ad esempio un gas protettivo ed in particolare azoto gassoso (N2) può impedire la formazione di una miscela esplosiva nella cavità (7). In caso di rottura di un componente isolante è anche possibile convogliare il fluido refrigerante e/o protettivo nelle camere che sono altrimenti chiuse dalla flangia. In modo particolarmente vantaggioso si possono prevedere dei fluidi che presentano un passaggio di fase, ad esempio durante l'espansione o nei campi di temperatura che si formano in caso di avaria, in particolare poiché si può ottenere in questo modo un raffreddamento particolarmente efficace, essendo tuttavia anche vantaggioso quando il gas formatosi viene impiegato contemporaneamente come gas protettivo. Grazie agli strumenti di misurazione collegati si può rilevare una perdita del fluido e/o un calo di pressione e/o un aumento di pressione e/o una variazione della composizione del fluido, riconoscendo anche automaticamente un danneggiamento del passaggio (10) e/o la presenza di un caso di avaria.

La fig. 8 illustra una vista dall'alto di un passaggio (10) secondo l'invenzione, perpendicolarmente al lato superiore e/o al lato inferiore (300, 301) della flangia (3). E' presente più di un'apertura passante (4) nella flangia (3) ed in ciascuna delle aperture passanti (4) è inserito un passaggio elettrico con un conduttore (1) costituito dalla suddetta lega ferrocobalto. Anche nell'esempio illustrato, l'elemento (31) di flangia anulare opzionale è presente nella flangia (3) e forma una porzione dell'apertura passante (4). Le aperture passanti (4) possono contenere dei mezzi per evitare il movimento relativo (50, 51) fra la flangia (3) ed il primo componente funzionale (1). Ciò viene rappresentato simbolicamente in un'apertura passante mediante la sua geometria di diametro non circolare. I mezzi per impedire il movimento relativo (50) sono previsti in quel punto lungo la parete interna dell'apertura passante nella direzione di un'apertura verso l'altra apertura, in questo caso rappresentata dalla vista dall'alto sulle ali (50). Anche il conduttore (1) può presentare queste ali (51). Quest'apertura passante è realizzata in particolare a prova di torsione, vale a dire che il conduttore (1) può essere sottoposta in particolare ad un momento torcente.

La fig. 9 illustra schematicamente il montaggio di un passaggio (10) secondo l'invenzione su un contenitore di sicurezza, in questo caso un serbatoio di gas liquido (200). Al passaggio (10) è connessa una pompa ad immersione (210) all'interno del serbatoio (200) di gas liquido, la quale viene alimentata in questo modo a corrente elettrica, in particolare attraverso il conduttore (1). Il serbatoio può contenere in particolare del gas liquido. Il passaggio secondo l'invenzione è adatto a temperature corrispondentemente basse, in particolare anche poiché il materiale descritto del conduttore presenta, come già descritto, una resistenza elettrica specifica molto bassa a 20 °C, la quale decresce ulteriormente in presenza di temperatura d'esercizio più basse.

Il passaggio (10) secondo l'invenzione presenta il vantaggio di essere facilmente fabbricabile, grazie alla presenza di una sola flangia, essendo inoltre in grado di resistere ad elevate sollecitazioni meccaniche. Anche in caso di sovraccarichi non si verifica la rottura della barriera formata dal passaggio. Durante il funzionamento si possono rilevare anche i danni piccolissimi, essendo perciò in particolare possibile avviare in modo automatico corrispondenti provvedimenti di manutenzione e/o attivare un allarme di avaria. In questo modo, il passaggio (10) secondo l'invenzione è resistente ai casi di avaria e contribuisce al miglioramento della sicurezza funzionale, ad esempio dei contenitori di sicurezza. Grazie alla scelta del materiale del conduttore (1), il passaggio può essere fabbricato in modo particolarmente efficiente, poiché questo materiale può essere facilmente collegato con i componenti isolanti (5, 6), evitando ulteriori parti costruttive ausiliarie, e ciononostante, grazie alla bassa resistenza elettrica specifica, attraverso il conduttore (1) si possono alimentare ad un utilizzatore elevate intensità di corrente.

Claims (14)

1. RIVENDICAZIONI 1. Passaggio (10) per la guida passante di correnti elettriche, con una flangia (3) con un lato superiore (300) e con un lato inferiore (301), la quale presenta un'apertura passante (4) con una parete interna (41), l'apertura passante si estende dal lato superiore (300) al lato inferiore (301) della flangia (3), con un conduttore per la corrente elettrica (1), il quale è disposto all'interno dell'apertura passante (4) ed è collegato con la flangia (3) per mezzo di almeno un componente isolante (5, 6) elettricamente isolante, per cui l'apertura passante (4) viene chiusa a tenuta, laddove l’almeno un componente isolante (5, 6) è allineato (F) con il lato superiore (300, 301) e/o con il lato inferiore (300, 301) della flangia (3) oppure è arretrato (T) nell'apertura passante rispetto al lato superiore (300, 301) e/o al lato inferiore (300, 301) della flangia (3) ed il conduttore (1) è costituito almeno nella sua zona d'anima da una lega ferro-cobalto, il cui tenore di cobalto è da 68 a 84 % p/p.
2. 2. Passaggio (10) secondo la rivendicazione 1, in cui il coefficiente di dilatazione termica α20-300 del materiale della flangia (3) è più grande del o in sostanza uguale al coefficiente di dilatazione termica α20-300 del materiale dell’almeno un componente isolante (5, 6) ed il materiale del conduttore (1) presenta un coefficiente di dilatazione termica α20-300, il quale differisce al massimo del 30% dal coefficiente di dilatazione termica α20-300 dell’almeno un componente isolante (5,6).
3. 3. Passaggio (10) secondo almeno una delle precedenti rivendicazioni, in cui il materiale della flangia (3) presenta un coefficiente di dilatazione termica α20-300più grande del materiale dell’almeno un componente isolante (5, 6), e la flangia (3) esercita una tensione di pressione sull’almeno un componente isolante (5, 6), almeno in presenza di una temperatura di 20° C.
4. 4. Passaggio (10) secondo almeno una delle precedenti rivendicazioni, in cui il materiale della flangia (3) contiene un metallo scelto da gruppo comprendente l'acciaio normale con rivestimento galvanico e/o leghe di Ni e/o leghe di Cr e/o acciai legati e/o acciai termicamente altoresistenti e/o acciai austenitici e/o acciai plastici a freddo.
5. 5. Passaggio (10) secondo almeno una delle precedenti rivendicazioni, in cui la lega ferro-cobalto del conduttore (1) presenta una resistenza elettrica specifica minore di 0,1 µΩ∙m a 20° C.
6. 6. Passaggio (10) secondo almeno una delle precedenti rivendicazioni, in cui l’almeno un componente isolante (5, 6) è costituito da un vetro e/o una vetroceramica e/o una ceramica, i quali chiudono ermeticamente a tenuta l'apertura passante (4).
7. 7. Passaggio (10) secondo almeno una delle precedenti rivendicazioni, in cui il conduttore (1) isolato elettricamente dalla flangia (3) viene collegato con la flangia (3) e sostenuto nell'apertura passante (4) per mezzo di almeno due componenti isolanti (5, 6) reciprocamente separati, in cui i componenti isolanti (5, 6) sono disposti in modo reciprocamente distanziato nell'apertura passante (4) e formano uno spazio (7) fra di loro e la parete interna (41) dell'apertura passante (4) ed il primo componente funzionale (1).
8. 8. Passaggio (10) secondo la rivendicazione 7, in cui lo spazio (7) è collegabile con uno strumento di misurazione per mezzo di almeno un'apertura di controllo (12) e/o del fluido può essere immesso e/o estratto nella/dalla cavità (7) attraverso l'apertura di controllo (12) e l'apertura di controllo (12) si estende attraverso uno dei componenti isolanti (5, 6) e/o la flangia (3).
9. 9. Passaggio (10) secondo almeno una delle precedenti rivendicazioni, in cui il conduttore (1) presenta una zona di deformazione (8), in cui lo spessore del materiale del conduttore (1) è ridotto, per cui il conduttore (1) può deformarsi nella zona di deformazione (8) sotto l'azione di sollecitazioni meccaniche.
10. 10. Passaggio secondo almeno una delle precedenti rivendicazioni, in cui il conduttore (1) comprende almeno due porzioni (21, 22), le quali sono collegate per mezzo di strutture di collegamento (24, 25), impegnate una nell'altra e collegate fra loro in modo estraibile e/o inseribile e/o ruotabile.
11. 11. Passaggio (10) secondo la rivendicazione 9 e/o 10, in cui la zona di deformazione o le strutture di collegamento (24, 25) sono disposte nello spazio (7).
12. 12. Passaggio (10) secondo la rivendicazione 9 e/o 10, in cui il conduttore (1) sporge (S) oltre il lato superiore e/o il lato inferiore (300, 301) della flangia e la zona di deformazione (8) oppure le strutture di collegamento (24, 25) sono disposte nella zona (S) sporgente del conduttore (1).
13. 13. Utilizzo di un passaggio (10) secondo almeno una delle precedenti rivendicazioni, in un contenitore di sicurezza e/o in un contenitore pressurizzato e/o in un contenitore per gas liquido (200) e/o in una cassa di una pompa e/o in un involucro di generatore e/o in una camera di reattore e/o in una scatola di un dispositivo di comando elettrico e/o in un involucro di almeno un sensore e/o in un involucro di almeno un attuatore.
14. 14. Utilizzo di un passaggio (10) secondo almeno una delle rivendicazioni 1 a 8, per alimentare corrente elettrica a motori elettrici e/o a dispositivi di comando elettrici e/o a sensori e/o ad attuatori e/o a pompe (210) e/o a pompe ad immersione e/o a pompe<criogeniche (210).>