ITPN20110076A1 - Dispostivo di contatto elettrico in forni ad alta temperatura - Google Patents

Description

“DISPOSTIVO DI CONTATTO ELETTRICO IN FORNI AD ALTA TEMPERATURA"

DESCRIZIONE

SETTORE TECNICO DELL’INVENZIONE

[001] La presente invenzione si riferisce ad un dispositivo di contatto elettrico in forni ad alta temperatura, come ad esempio forni per la termoformatura di lastre in vetro. In particolare, l’invenzione à ̈ relativa ad un dispositivo che consente la realizzazione di un contatto elettrico all’interno di forni in modo semplice ed affidabile nel tempo. TECNICA DI BASE DELL’INVENZIONE

[001] Esistono numerosi sistemi e dispositivi per la connessione elettrica di elementi o apparecchiature riscaldanti di varia natura tra cui, a titolo di esempio, riscaldatori ad immersione, resistenze, emettitori di ioni, ecc.

[002] In particolare, nel caso di elementi riscaldanti da impiegare in forni, quali i forni per la termoformatura di lastre in vetro, i collegamenti all’alimentazione elettrica del forno devono essere realizzati al momento dell’introduzione del materiale da trattare nel forno stresso.

[003] Infatti, le operazioni che vengono solitamente svolte includono il caricamento al suo interno di un telaio che possa sorreggere la lastra di vetro da termoformare, il successivo appoggio sul telaio della lastra di vetro, il posizionamento sulla lastra ad una distanza prestabilita di un elemento riscaldante, il collegamento dell’elemento riscaldante così posizionato ad una coppia di terminali che sporgono dalle pareti interne del forno, la chiusura del forno e l’accensione del forno per l’avvio del ciclo di termoformatura comprendente una prima fase di pre-riscaldamento ed una fase di termoformatura vera e propria con l’accensione dell’elemento riscaldante.

[004] L’operazione di collegamento dell’elemento riscaldante ai terminali elettrici può avvenire manualmente o automaticamente per mezzo di sostanzialmente due tipologie di contatto: contatto meccanico o contatto ad immersione. Il contatto meccanico può essere manuale quando viene realizzato tramite convenzionali viti con dadi e rondelle che permettono di stringere il cavo conduttore ai terminali dell’elemento riscaldante, oppure “a morsetteria†del tipo blindo-sbarra. Alternativamente, il contatto può essere automatico quando realizzato a strisciamento o a pinza con molla di ritegno.

[005] Ognuno dei sistemi appena descritti soffre, però, di inconvenienti noti legati in generale alla laboriosità della messa in opera, scarsa durata a causa di forte usura, difficoltà di realizzazione a causa di forze di tensione notevoli, pericolo di sfiamma soprattutto nei contatti a sfioramento, snervatura delle molle di ritegno.

[006] E’ stato allora proposto un dispositivo a contatto ad immersione dalla medesima richiedente della presente invenzione. Tale dispositivo, come descritto nel brevetto italiano No. 1388667, consiste in un contenitore in materiale isolante, resistente alle alte temperature ed internamente ricoperto da materiale conduttore, un elemento di collegamento tra l’interno di detto contenitore ed un terminale delle corrente elettrica disposto sulla parete interna di un forno, ed un materiale conduttore contenuto in detto contenitore per consentire l’immersione di un elemento conduttore di un elemento riscaldante. Il materiale conduttore à ̈ rappresentato dalla grafite.

[007] Il dispositivo del suddetto brevetto, pur risolvendo i problemi dei collegamenti meccanici, mostra inconvenienti che emergono nel lungo periodo d’esercizio. Infatti, à ̈ stato visto che la grafite che circonda l’elemento conduttore tende a consumarsi, in altre parole ad aggregarsi e trasformarsi in carbone in seguito ad ossidazione alle alte temperature del forno ed in presenza di ossigeno. Di conseguenza, il contatto non lavora in modo ottimale ed à ̈ necessario sostituire la grafite. E’ stato proposto di cambiare la grafite con altri materiali conduttori ma sono stati riscontrati problemi di conduzione.

RIASSUNTO DELL’INVENZIONE

[008] Compito principale di quanto forma oggetto della presente invenzione à ̈ quello di superare gli inconvenienti appena lamentati, sia quelli legati ai dispositivi di contatto meccanico che quelli di contatto ad immersione.

[009] Tale compito à ̈ raggiunto da un particolare dispositivo di tipo meccanico dotato di costruzione semplice che realizza un contatto sicuro ed affidabile nel tempo, come riportato nella rivendicazione principale.

BREVE DESCRIZIONE DELLE FIGURE

[002] Vantaggi e caratteristiche dell’invenzione risulteranno evidenti dalla descrizione che segue, a titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento alle allegate figure, in cui:

- la figura 1 Ã ̈ una vista assonometrica di una porzione di forno aperto per la termoformatura di lastre in vetro comprendente un dispositivo di contatto elettrico in accordo con la presente invenzione;

- la figura 2 Ã ̈ una vista assonometrica ingrandita del dispositivo di contatto di figura 1;

- la figura 3 Ã ̈ una vista assonometrica del dispositivo di figura 2 in una prima condizione operativa;

- la figura 4 Ã ̈ una vista assonometrica del dispositivo di figura 2 in una seconda condizione operativa.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL’INVENZIONE

[0010] L’idea alla base delle presente invenzione nasce dall’osservazione che i contatti meccanici attualmente utilizzati in ambienti ad alta temperatura, quali quelli dei forni per la termoformatura di lastre in vetro, risultano costruttivamente più semplici rispetto ai contatti ad immersione, anche se presentano maggiori difetti di durata e/o efficienza. Quindi, l’obbiettivo à ̈ stato quello di studiare un nuovo contatto meccanico che ovviasse i problemi dei contatti meccanici noti. In particolare, i contatti meccanici si basano sostanzialmente su un contatto forzato tra due terminali per mezzo dei suddetti morsetti, viti e corrispondenti dadi, superfici mantenute in contatto per mezzo di molle. Il contatto forzato à ̈ necessario per evitare l’effetto di sfiamma o effetto corona che si crea proprio quando tra due contatti elettrici in ambiente molto caldo non sono perfettamente aderenti. Per fare ciò, i sistemi noti implicano laboriosità ed una cerca complicanza dei componenti che li compongono. Inoltre, implicano laboriosità ed una certa complicanza dei componenti che lo compongono, o in alternativa implicano interventi manuali di serraggio viti, dadi, morsetti, molle o in generale messa in opera di contatti di tipo strisciante che si usurano facilmente in detti ambienti.

[0011] E’ stato, quindi, studiato un dispositivo di contatto meccanico i cui componenti fossero da un lato semplici, senza l’ausilio di elementi di serraggio o di spinta e dall’altro lato garantissero comunque un costante ed affidabile contatto quando in uso.

[0012] Con riferimento alla figura 1, con il numero 100 viene indicata nel suo insieme una porzione di un forno per la termoformatura di lastre in vetro. In generale, forni per la termoformatura di lastre in vetro comprendono una porzione scatolare 1 per l’accoglimento di un telaio 2 di supporto dell’assemblaggio lastra 3 di vetro da termoformare ed elemento riscaldante 4, ed almeno un dispositivo 5 di contatto elettrico (uno solo viene mostrato in figura 1) tra detto elemento riscaldante e l’alimentazione elettrica.

[0013] In particolare, il telaio 2 à ̈ un convenzionale telaio impiegato per supportare una lastra 3 di vetro e corrispondente elemento riscaldante 4 in un forno per la termoformatura di lavelli o lavabi. Preferibilmente, al telaio 2 può essere associata una piastra 10 forata di appoggio del fondo termoformato della lastra, in accordo con quanto descritto nel brevetto italiano No.1388641 della medesima richiedente.

[0014] L’elemento riscaldante 4 à ̈ posizionato ad una distanza prestabilita sopra la lastra 3 per mezzo di appositi piedini 21, in modo da fornire localmente il calore necessario ad imprimere la forma desiderata. In particolare, l’elemento riscaldante 4 comprende una resistenza elettrica 43 con cavi conduttori 41 che lasciano la piastra isolante dell’elemento e sono collegati ciascuno ad una barra conduttore 42. La barra 42 termina con una estremità atta ad impegnare il dispositivo 5 di contatto elettrico. Le barre 42 possono essere solidali al telaio 2 anche se da esso isolate tramite opportuni supporti ad esempio di tipo ceramico.

[0015] Il dispositivo di contatto 5, come meglio mostrato in figura 2, à ̈ generalmente rappresentato da un contatto basculante. Il contatto basculante 5 comprende un elemento di supporto 6 ed un elemento mobile 7 basculante. L’elemento di supporto 6 può essere un ponte, come mostrato nelle figure, ancorato sul fondo del forno in modo da tenere sollevato dal fondo il contatto basculante. In particolare, detto elemento 6 à ̈ provvisto di due piedini 61 ancorati sul fondo del forno che sorreggono di pezzo un traverso 62. Il traverso 62 à ̈ dotato di un’asola 63 atta ad essere impegnata da una porzione di un perno 64 di oscillazione dell’elemento mobile basculante 7. Alternativamente, l’elemento di supporto 6 può essere un piedino o un braccio fissato al fondo o ad una delle pareti del forno ed essere dotato di asola portante un perno di oscillazione collegato all’elemento 7 basculante.

[0016] L’elemento mobile 7 à ̈ preferibilmente costituito da un albero o un’asta che si estende longitudinalmente lungo un asse X-X ed à ̈ provvisto di una prima estremità 71 di collegamento con un cavo conduttore 8 dell’alimentazione elettrica (mostrato nelle figure 1, 3 e 4) ed una seconda estremità 72 portante una piastra 73 di contatto.

[0017] Il collegamento basculante tra elemento di supporto 6 ed albero 7 oscillante viene realizzato in un punto C lungo l’albero 7 calibrato in maniera tale che in condizioni di riposto, cioà ̈ di non contatto con la barra conduttore 42 dell’elemento riscaldante 4, la piastra di contatto 73 si trovi ad una certa quota rispetto al fondo del forno (come mostrato in figura 3). Il collegamento basculante, inoltre, viene realizzato in modo del tutto convenzionale. Ad esempio, come mostrato nelle figure, il perno 64 di oscillazione sporge dall’asola 63 del traverso con una porzione che impegna in modo girevole un corrispondente foro realizzato in corrispondenza di detto punto C dell’albero 7.

[0018] Preferibilmente, la prima estremità 71 à ̈ provvista di un elemento di snodo 9 connesso direttamente al cavo conduttore 8 (mostrato nelle figure 1, 3 e 4). Il cavo conduttore 8 à ̈ infatti vincolato da un lato a detta prima estremità 71 e dall’altro al fondo o alla parete del forno per la connessione con la rete elettrica. La funzione di tale elemento di snodo à ̈ quella di evitare alternanze di tensioni e rilasci al cavo conduttore determinate dal movimento basculante dell’albero 7. Infatti, il basculamento dell’albero 7 porta a piegare ed estendersi ripetutamente il cavo conduttore in un ambiente prima ad alta temperatura o poi a temperatura più bassa. Il ripetersi di tali movimenti, in differenti condizioni di temperatura e nel corso del tempo, può causare rotture del cavo stesso. L’elemento di snodo 9 compensa il basculamento in modo tale da evitare di sottoporre a piegamenti ed estensioni alternati il cavo conduttore, come spiegato meglio in seguito. In particolare, l’elemento di snodo 9 à ̈ costituito da un’asta collegata alla prima estremità 71 per mezzo di un collegamento oscillante, ad esempio tramite un perno, tale da rendere il collegamento in folle.

[0019] Con riferimento alle figure 3 e 4, verrà ora spiegato il funzionamento del dispositivo di contatto 1 in accordo con la presente invenzione.

[0020] A forno aperto, il telaio 2 descritto in precedenza, comprendente l’elemento riscaldante 43, la lastra in vetro 3 e le barre conduttrici 42, viene calato all’interno del forno in maniera che le barre conduttrici 42 si appoggino sopra la piastra 73 di contatto. Il peso che il telaio 2 esercita sulla piastra 73 aziona il movimento basculante dell’albero 7, come mostrato in figura 4, in seguito al quale la piastra 73 si abbassa mentre la prima estremità 71 si solleva. In questo modo, il contatto à ̈ garantito da un lato dalla forza peso esercitata dal telaio 2 verso il basso e dall’altra dalla reazione esercitata dall’estremità 71. In altre parole, il dispositivo di contatto 1 funziona come una leva di primo genere con potenza esercitata dal telaio 2, resistenza esercitata dalla prima estremità 71 e fulcro rappresentato dal punto C.

[0021] Una volta che il telaio 2 Ã ̈ poggiato sul fondo del forno la piastra di contatto 73 risulta abbassata verso detto fondo e rimane fermamente in questa posizione (vedere figura 4). Al termine del ciclo di termoformatura, il forno viene aperto ed il telaio 2 sollevato per estrarre la lastra termoformata. Con il rilascio della forza peso del telaio, il dispositivo di contatto 5 si riporta in posizione iniziale grazie al suddetto principio della leva di primo genere.

[0022] Preferibilmente, durante l’abbassamento della piastra di contatto 73, l’elemento di snodo 9 alla prima estremità 73 dell’albero 7 ruota liberamente disponendosi in posizione sostanzialmente ortogonale rispetto al fondo del forno, grazie al suo collegamento in folle. In altre parole, l’elemento 9 à ̈ collegato in modo da orientarsi sempre secondo la verticale indipendentemente dalla posizione dell’albero 7 basculante. In questo modo, il cavo conduttore 8 non viene tirato in tensione ma subisce una piccola traslazione e non soggetto ad alcuna forza di tensione. Quando la forza peso del telaio 2 viene rilasciata e conseguentemente la prima estremità 71 torna a riabbassarsi, l’elemento di snodo 9 mantiene la sua posizione verticale senza provocale sostanziali tensioni al cavo conduttore 8.

[0023] Da quanto descritto, Ã ̈ evidente che sono stati superati gli inconvenienti dei dispositivi di contatto elettrico della tecnica nota e sono stati raggiunti importanti vantaggi.

[0024] In primo luogo, sono stati eliminati tutti gli elementi dei dispositivi noti che possono provocare laboriosità, quali fissaggi manuali del cavo conduttore con viti, dadi rondelle.

[0025] Inoltre, à ̈ stato eliminato l’uso di morsetti con molle che sottoposte a cicli di riscaldamento e raffreddamento vanno incontro a snervature.

[0026] Conseguentemente, i contatti elettrici tra barre di contatto e cavo conduttore sono sempre garantiti senza pericolo di sfiamma a causa di scarso contatto dovuto a malfunzionamento dei dispositivi noti.

[0027] E’ da tenere presente che il contatto realizzato con il dispositivo dell’invenzione à ̈ di tipo passivo, cioà ̈ l’unica forza in gioco à ̈ la forza peso che agisce su un meccanismo a leva di primo genere. Questo significa che il dispositivo à ̈ stato semplificato al massimo pur mantenendo un’affidabilità anche superiore rispetto ai dispositivi noti. Infatti, non si pone in alcun modo il pericolo di sfiamma perché il meccanismo a leva non prevede mezzi di fissaggio né mezzi di spinta che vanno facilmente incontro a logorio.

[0028] Un importante vantaggio che deriva direttamente dall’impiego del dispositivo dell’invenzione à ̈ quello legato alla possibilità di automatizzare al massimo una intera linea di produzione di lastre in vetro termoformato. In particolare, il brevetto No.

1388666 della medesima richiedente descrive un impianto per la produzione di lavelli in vetro termoformato in cui una pluralità di stazioni di lavorazione di lastre di vetro sono posizionate in serie ed adiacenti l’una all’altra in base ad una sequenza prestabilita di lavorazioni che le lastre devono subire. L’impianto comprende almeno una stazione di predisposizione delle lastre da inviare a termoformatura, almeno una stazione di trattamento di termoformatura comprendente almeno un forno per la termoformatura, eventualmente almeno una stazione di attrezzaggio delle lastre da inviare a ricottura-detensionamento con almeno una stazione di trattamento di ricottura-detensionamento comprendente un forno di ricottura-detensionamento, ed almeno una stazione di stoccaggio delle lastre finite. La movimentazione di dette lastre lungo l’intero impianto avviene tramite una struttura a carro-ponte controllata e comandata da una unità di controllo e comando, detta unità di controllo e comando essendo inoltre collegata con ciascuna di dette stazioni per il controllo ed il comando dello stato di dette lastre in ciascuna di dette stazioni ed il coordinamento sequenziale delle rispettive lavorazioni di ciascuna lastra. E’ evidente, quindi, che il dispositivo di contatto elettrico della presente invenzione così come progettato consente al suddetto impianto di poter funzionare con completo automatismo. Infatti, il carro ponte dovrà semplicemente essere programmato per posizionare i telai in modo da realizzare il suddetto contatto elettrico, senza alcun intervento da parte dell’uomo.

[0029] Anche il cavo conduttore può essere preferibilmente salvaguardato da usura con il suddetto perno snodato.

[0030] Modifiche e varianti del dispositivo appena descritto sono alla portata del tecnico del settore, pur tuttavia senza uscire dall’ambito di tutela della presente invenzione così come definito dalle rivendicazioni allegate.

[0031] Ad esempio, i materiali isolanti possono essere scelti tra i materiali ceramici, mentre i materiali conduttori possono essere grafite, titanio o leghe metalliche.

[0032] Il movimento basculante del dispositivo può essere realizzato con forme e materiali a piacimento secondo specifiche esigenze o preferenze.

[0033] Il dispositivo stesso può essere fissato in modo movibile in varie posizioni all’interno del forno per poter adattarsi a telai di dimensioni differenti.

Claims (7)

1. “DISPOSTIVO DI CONTATTO ELETTRICO IN FORNI AD ALTA TEMPERATURA" RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo (5) di contatto elettrico in forni ad alta temperatura, comprendente un elemento di supporto (6) di un elemento mobile (7) all’interno di detti forni, detto elemento mobile essendo dotato di una prima estremità (71) di connessione con un cavo conduttore (8) dell’alimentazione elettrica ed una seconda estremità (72) di contatto con terminali elettrici (42) di un elemento riscaldante (4), caratterizzato dal fatto che il collegamento tra elemento di supporto (6) ed elemento mobile (7) avviene in modo basculante.
2. 2. Dispositivo (5) secondo la rivendicazione 1, in cui detto collegamento basculante tra elemento di supporto (6) ed elemento mobile (7) viene realizzato in un punto (C) lungo l’elemento mobile calibrato in maniera tale che in condizioni di non contatto elettrico con i terminali elettrici (42) dell’elemento riscaldante (4) la seconda estremità (72) dell’elemento mobile si trovi ad una quota prestabilita rispetto al fondo del forno ed in condizioni di contatto elettrico detta seconda estremità si trovi ad una quota inferiore rispetto a detta quota prestabilita.
3. 3. Dispositivo (5) secondo al rivendicazione 2, in cui detto contatto elettrico avviene tra detta seconda estremità (72) dell’elemento mobile (7) e detti terminali elettrici (42) rigidamente collegati ad un telaio (2) di supporto dell’assemblaggio elemento da trattare (3) ed elemento riscaldante (4) in modo tale che la forza peso del telaio provochi il movimento basculante di abbassamento della quota.
4. 4. Dispositivo (5) secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detto elemento mobile (7) à ̈ un albero che si estende lungo un asse longitudinale (X-X) la cui seconda estremità (72) à ̈ dotata di una piastra (73) di contatto con i terminali elettrici (42) dell’elemento riscaldante (4).
5. 5. Dispositivo (5) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 3, in cui detto elemento di supporto (6) comprende un’asola circolare (63) impegnata da un perno (64) di collegamento con l’elemento mobile (7) in modo da consentirne il basculamento.
6. 6. Dispositivo (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 4, in cui detta prima estremità (71) dell’elemento mobile (7) comprende un elemento di snodo (9) connesso direttamente con il cavo conduttore (8) e atto a mantenersi verticale quando l’elemento mobile bascula per non sottoporre detto cavo a tensioni.
7. 7. Forno per la termoformatura di lastre in vetro (3) comprendente un dispositivo (1) di contatto elettrico secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti.