ITVI20130171A1 - Serbatoio per fluidi in alta pressione, in particolare gas per l¿alimentazione degli autoveicoli. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo:

SERBATOIO PER FLUIDI IN ALTA PRESSIONE, IN PARTICOLARE GAS PER L'ALIMENTAZIONE DEGLI AUTOVEICOLI

DESCRIZIONE

Il presente trovato si riferisce ad un serbatoio per fluidi in alta pressione, in particolare gas per l'alimentazione degli autoveicoli .

Come noto, nell'ultimo decennio i combustibili destinati ad alimentare i motori degli autoveicoli sono stati diversificati con l'introduzione di vettori energetici a basso impatto ambientale, quali ad esempio l'idrogeno ed il gas naturale, che è spesso identificato attraverso il suo principale componente che è il metano .

Questi combustibili consentono, infatti, di coniugare ottime prestazioni del motore, rispetto per l'ambiente e risparmio.

Lo stato gassoso delle suddette sostanze determina tuttavia una loro minore densità rispetto ai combustibili liquidi e tale caratteristica tende a renderne complesso l'immagazzinamento ed il trasporto sui veicoli terrestri.

Gli svantaggi dei combustibili gassosi rispetto a quelli liquidi, in termini di volume dei serbatoi, possono essere però superati con l'applicazione di elevate pressioni, che nel caso del gas naturale arrivano ad esempio a superare i 200 bar.

I serbatoi utilizzati devono pertanto garantire standard di sicurezza molto elevati, definiti sulla base di specifiche internazionali e test estremamente severi.

Per questa ragione, ad esempio, i serbatoi per gas naturale più diffusi nel mercato sono abitualmente costituiti da robuste e pesanti bombole di forma cilindrica realizzate in acciaio ad alta resistenza .

Tuttavia, recentemente, sono stati messi a punto serbatoi per gas naturale di concezione più moderna, conformati in modo tale da non sottrarre spazio al bagagliaio.

Tali serbatoi vengono realizzati ricorrendo a soluzioni che combinano struttura metallica e fibre composite, per contenere il peso finale e garantire contemporaneamente la resistenza necessaria .

Tali serbatoi noti, per quanto ampiamente adottati e assai apprezzati dal mercato, presentano comunque delle perfettibilità.

Si consideri a tal proposito che uno dei maggiori freni alla diffusione dei combustibili gassosi continua ad essere il peso dei serbatoi che tendono evidentemente a limitare la portata dei veicoli .

Compito principale del presente trovato è pertanto quello di realizzare un serbatoio capace di ottimizzare il rapporto peso/volume.

Nell'ambito del compito sopra esposto, uno scopo particolare del trovato è quello di realizzare un serbatoio capace di coniugare la massima leggerezza con un'altissima resistenza meccanica .

Un altro scopo del trovato è quello di realizzare un serbatoio che presenti una forma adatta ad essere collocata con facilità a bordo degli autoveicoli.

Non ultimo scopo del trovato è quello di realizzare un serbatoio ispirato a criteri dì sicurezza assoluta.

Il compito sopra esposto, nonché gli scopi accennati ed altri che meglio appariranno in seguito, vengono raggiunti da un serbatoio per fluidi in alta pressione, in particolare gas per l'alimentazione degli autoveicoli, comprendente un'anima stagna conformata a disco bombato ed almeno un rivestimento esterno realizzato mediante un avvolgimento in fibra di materiale composito ad elevata resistenza meccanica alla trazione; detta anima essendo costituita da due calotte unite tra loro lungo la circonferenza di contatto e connesse ad una struttura di rinforzo; detto serbatoio essendo caratterizzato dal fatto che detta struttura di rinforzo comprende un corpo centrale ed uno strato intermedio uniti tra loro ed almeno in parte ricoperti da detto rivestimento esterno; dette calotte avendo le facce contrapposte connesse a detto corpo centrale ed essendo inglobate da detto strato intermedio.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi risulteranno maggiormente dalla descrizione dì forme di esecuzione preferite, ma non esclusive, di un serbatoio secondo il trovato, illustrate a titolo indicativo e non limitativo negli uniti disegni in cui: la figura 1 è una vista prospettica sezionata del serbatoio oggetto del presente trovato;

la figura 2 è una vista prospettica del corpo centrale della struttura di rinforzo;

la figura 3 è una vista laterale del corpo centrale della struttura di rinforzo;

la figura 4 è una sezione della figura 3 eseguita lungo l'asse IV-IV;

la figura 5 è una sezione della figura 3 eseguita lungo l'asse V-V.

Con riferimento alle figure citate, viene indicato globalmente con il numero di riferimento 1 un serbatoio per fluidi in alta pressione, in particolare gas per l'alimentazione degli autoveicoli, che ottimizza lo spazio utile nel vano in cui esso viene installato.

A titolo puramente indicativo, viene descritto un serbatoio 1 adatto, per esempio, ad essere ubicato nel vano della ruota di scorta di un veicolo, massimizzando così la portata del bagagliaio.

Il serbatoio 1 comprende un'anima 2 a tenuta stagna, sostanzialmente conformata a disco bombato, ed un rivestimento esterno 3 realizzato, in modo di per sé noto, mediante un avvolgimento in fibra di materiale composito ad elevata resistenza meccanica alla trazion

Più particolarmente, l'anima 2 è costituita da due calotte 2a e 2b unite tra loro in corpo unico lungo la circonferenza di contatto 4 e connesse ad una struttura di rinforzo destinata a garantire l'indeformabilità del serbatoio 1, nel quale l'elevata pressione interna del fluido immagazzinato tenderebbe ad espandere le pareti superiore ed inferiore.

Le due calotte 2a e 2b sono preferibilmente realizzate in materiale metallico a basso spessore, quale ad esempio acciaio, alluminio od altro materiale malleabile.

Secondo il presente trovato, la struttura di rinforzo è costituita da un corpo centrale 10 e da uno strato intermedio 20 uniti tra loro in corpo unico e ricoperti, almeno in parte, dal rivestimento esterno 3.

Lo strato intermedio 20 è accoppiato al corpo centrale 10 in modo tale da inglobare completamente le due calotte 2a e 2b, le quali a loro volta presentano le facce contrapposte unite allo stesso corpo centrale 10.

Facendo particolare riferimento alla forma di realizzazione illustrata nelle figure, il corpo centrale 10 comprende due elementi discoidali Ila e llb tra loro contrapposti, uniti in corpo unico mediante una pluralità di pareti trasversali 12, disposte simmetricamente rispettando i criteri di massima resistenza alle sollecitazioni.

Ciascun elemento discoidale comprende una prima sede circonferenziale, rispettivamente indicata con 13a e 13b, concepita per appoggiare ed unire al corpo centrale 10 i corrispondenti bordi circolari 5a e 5b ricavati sulle facce contrapposte delle calotte 2a e 2b.

Le prime sedi circonferenziali 13a e 13b sono raccordate a seconde sedi circonferenziali 14a e 14b, concentriche alle prime, a cui si sovrappongono e si uniscono porzioni a corona circolare dello strato intermedio 20.

Le seconde sedi circonferenziali 14a e 14b sono rispettivamente delimitate da bordi circolari 15a e 15b contro i quali si addossa il rivestimento esterno 3.

Centralmente agli elementi discoidali Ila e llb sono ricavati fori 16a e 16b, in comunicazione con l'interno del serbatoio 1, i quali sono provvisti di bocchettoni filettati 17a e 17b che consentono l'installazione di mezzi per l'immissione ed il prelievo del fluido da utilizzare.

Le pareti trasversali 12 sono opportunamente rinforzate da almeno una prima nervatura Ì8a ed almeno una seconda nervatura 18b a sviluppo radiale.

L'azione delle pareti trasversali 12 è coadiuvata dallo strato intermedio 20, posto tra l'anima 2 ed il rivestimento esterno 3, il quale ingloba completamente le due calotte 2a e 2b.

Si è riscontrato essere particolarmente vantaggioso prevedere che lo strato intermedio 20 venga realizzato in materiale composito rinforzato in fibra di carbonio, o con altri materiali con proprietà meccaniche sostanzialmente equivalenti.

Di preferenza, lo strato intermedio 20 viene formato direttamente sul serbatoio 1, prima di realizzare il rivestimento esterno 3.

Nulla vieta tuttavia di realizzare separatamente lo strato intermedio 20, che, in questo caso, sarà evidentemente composto da molteplici elementi assemblabili tra di loro.

In una variante realizzativa, non illustrata nelle annesse figure, lo strato intermedio 20 è ad esempio composto da due semigusci accoppiabili fra loro, lungo un piano assiale, per formare un involucro con forma coniugata a quella dell'anima 2.

Il serbatoio 1 presenta pertanto una struttura totalmente nuova costituita dal corpo centrale 10 che unisce, in modo tale da formare un corpo unico, le due facce contrapposte di un involucro formato dall'anima 2, a tenuta di gas, a cui si sovrappone lo strato intermedio 20, realizzato in materiale composito rinforzato in fibra di carbonio, che a sua volta si trova sotto un rivestimento esterno 3, realizzato in materiale composito ad elevata resistenza meccanica alla trazione, tutti legati tra loro.

I benefici di un serbatoio così strutturato sono numerosi e significativi.

II serbatoio secondo la presente invenzione permette infatti di ottimizzare il rapporto peso/volume.

Il serbatoio permette quindi dì coniugare la massima leggerezza con un'altissima resistenza meccanica.

Il serbatoio, grazie alla sua forma, risulta inoltre agevolmente collocabile a bordo degli autoveicoli, preferibilmente nel vano della ruota di scorta.

Un'ulteriore caratteristica del serbatoio secondo l'invenzione è quella di essere assolutamente sicuro, nel rispetto di quanto previsto della normativa in materia.

Si è in pratica constatato come il serbatoio per fluidi in alta pressione, in particolare gas per l'alimentazione degli autoveicoli, secondo il trovato, assolva pienamente il compito e gli scopi prefissati.

Il serbatoio cosi 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.

In pratica, i materiali impiegati, purché compatibili con l'uso specifico, nonché le dimensioni e le forme contingenti potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze e dello stato della tecnica,

Claims (8)

1. RIVENDICAZIONI 1. Serbatoio per fluidi in alta pressione, in particolare gas per l'alimentazione degli autoveicoli, comprendente un'anima stagna conformata a disco bombato ed almeno un rivestimento esterno realizzato mediante un avvolgimento in fibra di materiale composito ad elevata resistenza meccanica alla trazione; detta anima essendo costituita da due calotte unite tra loro lungo la circonferenza di contatto e connesse ad una struttura di rinforzo; detto serbatoio essendo caratterizzato dal fatto che detta struttura di rinforzo comprende un corpo centrale ed uno strato intermedio uniti tra loro ed almeno in parte ricoperti da detto rivestimento esterno; dette calotte avendo le facce contrapposte connesse a detto corpo centrale ed essendo inglobate da detto strato intermedio.
2. 2. Serbatoio, secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che detto corpo centrale comprende almeno due elementi discoidali contrapposti, uniti tra loro in corpo unico mediante una pluralità di pareti trasversali; detti elementi discoidali essendo muniti di almeno un foro in collegamento con l'interno di detto serbatoio.
3. 3. Serbatoio, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che ciascuno di detti elementi discoidali comprende una prima sede circonferenziale raccordata ad una seconda sede circonferenziale a sua volta raccordata ad un bordo circolare; detta prima sede circolare essendo unita ad un bordo circolare ricavato sulle facce contrapposte di dette calotte; detta seconda sede circolare essendo unita ad una porzione di detto strato intermedio; detto bordo circolare essendo unito a detto rivestimento esterno.
4. 4. Serbatoio, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che ciascuno di detti elementi discoidali comprende un foro in collegamento con l'interno di detto serbatoio; ciascuno di detti fori essendo ricavato in posizione sostanzialmente centrale ed essendo munito di un bocchettone filettato.
5. 5. Serbatoio, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che dette pareti trasversali sono disposte simmetricamente rispettando i criteri di massima resistenza alle sollecitazioni.
6. 6. Serbatoio, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che dette pareti trasversali sono unite tra loro mediante almeno una prima ed una seconda nervatura a sviluppo radiale.
7. 7. Serbatoio, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto strato intermedio comprende un rinforzo in fibra di carbonio impregnato con una matrice polimerica o con altri materiali con proprietà sostanzialmente equivalenti.
8. 8. Serbatoio, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto strato intermedio comprende almeno un primo semiguscio ed almeno un secondo semiguscio uniti lungo un piano assiale passante per il centro di detti elementi discoidali,