ITRM950830A1 - Attuatore termico con ritardo di attuazione costante al variare della temperatura ambiente - Google Patents

Abstract

Attuatore termico a pasticca resistiva PCT, per commutare una alimentazione (240/ 120, 2, L) tra un primo ed un secondo circuito utilizzatore alternativi (M, A) in dipendenza da una grandezza fisica da tenere sotto controllo, comprendente:- un involucro chiuso con un coperchio, stampato in materiale plastico con terminali elettrici (240/ 120, 2, M, L, A) per il collegamento con la alimentazione e con i circuiti utilizzatori alternativi;- un circuito elettrico comprendente tra gli elementi circuitali un relè (37), un ponte raddrizzatore (P), un sensore e dei terminali di intercollegamento (S1, S2, PCT1, 240, 120, 2);- una prima lamina bimetallica (10) montata con una estremità fissa, termicamente accoppiata ad un elemento accumulatore di calore (15) a sua volta connesso ad una pasticca resistiva a PCT (18), collegata al detto circuito elettrico attraverso due terminali (PCT1, 2);- una seconda lamina bimetallica (11) montata con una estremità fissa, disposta parallelamente alla prima (10) e soggetta solo alla temperatura ambiente, dette due lamine bimetalliche avendo le loro facce omonime contrapposte ed essendo montate in modo che la distanza (A-B) tra le loro estremità fisse sia minore della distanza.

Description

DESCRIZIONE

a corredo di una domanda di Brevetto d'invenzione avente per titolo: " ATTUATORE TERMICO CON RITARDO DI ATTUAZIONE COSTANTE AL VARIARE DELLA TEMPERATURA AMBIENTE."

La presente invenzione si riferisce ad un attuatore termico che, associato ad un apposito sensore, è particolarmente adatto per essere usato come elemento di protezione per apparecchi che possono essere danneggiati se la grandezza rilevata dal sensore eccede i valori di funzionamento dell’apparecchiatura da proteggere.

Tale attuatore integra anche eventuali intermittenze di segnale del sensore che eventualmente si presentano quando la grandezza da tenere sotto controllo oscilla sopra e sotto il limite impostato, in modo da escludere dalla alimentazione l’apparecchiatura da proteggere ben prima che la causa di malfunzionamento danneggi irreparabilmente l'apparecchiatura stessa. Per questo motivo si impiegano dispositivi in grado di rilevare valori assunti da una grandezza fisica al di fuori dell’intervallo di funzionamento e conseguentemente capaci di escludere un circuito utilizzatore elettrico dalla alimentazione.

In generale si può affermare che il campo di utilizzazione degli attuatori termici è quello in cui si ha la necessità di escludere, con un certo ritardo, un utilizzatore elettrico dalla alimentazione.

La presente invenzione comprende un originale meccanismo a doppia lamina bimetallica che permette di avere un ritardo di attuazione costante al variare della temperatura ambiente.

Si impiega una pasticca resistiva a PCT (con coefficiente di temperatura positivo) che genera e trasmette una certa quantità di calore e che causa lo scatto di un elemento bistabile, il quale, a sua volta, commuta la alimentazione da un circuito utilizzatore ad un altro o più semplicemente toglie la alimentazione ad un circuito utilizzatore.

Tutti gli scopi ed i vantaggi della presente invenzione appariranno evidenti a coloro che sono esperti nel ramo, dalla seguente descrizione dettagliata e dai disegni allegati, in cui è rappresentata a titolo illustrativo e non limitativo la preferita forma di realizzazione.

Nei disegni:

la Figura 1 è una vista in pianta dell’attuatore termico senza coperchio;

la Figura 2 è uno schema del circuito elettrico che fa parte dell’attuatore termico;

la Figura 3 è uno schema del circuito elettrico di Figura 2 in cui sono indicati anche i dispositivi connessi all’attuatore termico;

la Figura 4 è uno schema di un circuito elettrico secondo una diversa forma di realizzazione della presente invenzione; e

la Figura 5 evidenzia un particolare ingrandito dell’attuatore termico di Figura 1.

Con riferimento ora ai disegni si vede che il dispositivo comprende:

- un involucro 1 chiuso con un coperchio, stampato in materiale plastico con cinque terminali elettrici 3, 4, 5, 22, 23 per il collegamento con i circuiti esterni (240/120, 2, M, L, A);

- un circuito elettrico 25 comprendente tra gli elementi circuitali un relè, un ponte e dei terminali indicati con Si, S2, PCTi, 240, 120, 2;

- una prima lamina bimetallica 10 fissata ad una sola estremità e connessa ad un accumulatore di calore 15 a sua volta termicamente accoppiato ad una pasticca resistiva a PCT 18;

- una pasticca resistiva a PCT 18, coliegata al detto circuito elettrico 25 attraverso i terminali PCTi e 2;

- una seconda lamina bimetallica 11 anch'essa fissata ad una sola estremità, disposta parallelamente alla prima e soggetta alla semplice azione della temperatura ambiente e che presenta nella sua estremità libera un foro attraverso il quale possa passare il piolo che sarà in seguito descritto;

- un elemento distanziatore 20 posto in corrispondenza delle estremità libere delle due lamine 10 e 11 ed all'interno di esse in modo tale da impedire che le lamine si avvicinino ad una distanza inferiore a quella minima prestabilita;

- un piolo 21 disposto trasversalmente all’asse delle dette (amine in modo tale da avere una estremità posta a contatto con la detta prima lamina 10 per poter essere spinto in avanti in modo da poter azionare un elemento bistabile 6;

- un elemento bistabile 6 fissato ad una sola estremità in posizione tale da essere a contatto con la sua seconda estremità con detto terminale 3 (M) e che può commutare tale contatto al detto terminale 5 (A) se azionato meccanicamente nella sua prima estremità dal detto piolo 21;

- una vite di regolazione 34 che permette di variare la corsa del detto piolo 21 ;

- un pulsante 9 di ripristino manuale disposto in modo tale da poter portare il detto elemento bistabile 6 dalla posizione a contatto con il detto terminale 5 (A) nella posizione a contatto con il detto terminale 3 (M);

- mezzi che permettono di mantenere i suddetti oggetti nella loro posizione all' interno del suddetto involucro.

Con una struttura così realizzata e con riferimento allo schema di collegamento di Figura 2, il funzionamento del circuito elettrico che fà parte dell’attuatore termico avviene nel modo seguente.

Il sensore 36 rileva se la grandezza fisica da tenere sotto controllo è nell'intervallo di normale funzionamento; qualora non lo fosse, i terminali Si ed S2 sono chiusi ed il relè 37 è alimentato e tiene aperto l'interruttore 38.

In questo modo, con l’interruttore 38 aperto non si ha alimentazione della pasticca a PCT 18 ed il commutatore 6 fornisce la normale alimentazione al dispositivo elettrico utilizzatore M. Quando il sensore 36 rileva che la grandezza fisica è al di fuori dell'intervallo di normale funzionamento, i terminali S1 ed S2 sono aperti ed il relè 37 viene disalimentato. Cosi l'interruttore normalmente chiuso 38 ritorna alla sua condizione normale chiusa e alimenta la pasticca resistiva PCT 18 la quale genera calore. Il calore generato aziona il l’elemento bistabile di commutazione 6 pilotato dalla detta prima lamina bimetallica 10 attraverso il piolo 21.

L’elemento bistabile 6 in questo modo commuta la alimentazione dal dispositivo utilizzatore connesso alla linea (L) tramite i terminali 4, 3 al circuito cosiddetto di allarme (A) connesso ai terminali 4, 5.

Per quanto riguarda il circuito elettromeccanico, ci si riferisce al disegno di Figura 1 ed al particolare rappresentato in Figura 5.

Quando la grandezza fisica da tenere sotto controllo è al di fuori dell'intervallo di funzionamento, i terminali PCT1 e 2 alimentano la pasticca resistiva a PCT 18 che genera il calore accumulato poi nell'apposito elemento 16 accumulatore di calore. Da qui il calore è trasmesso alla lamina bimetallica 10 che in conseguenza della dilatazione termica tenderà ad incurvarsi nella sua estremità e quindi a spingere longitudinalmente il piolo 21 ad azionare l’elemento bistabile 6. Questa azione deve vincere quella contrastante della seconda lamina bimetallica 11 che esercita una pressione sulla prima lamina bimetallica 10 direttamente proporzionale al valore della temperatura ambiente. É da precisare, infatti, che le due lamine bimetalliche sono disposte con le loro facce omonime contrapposte e sono montate in modo che la distanza A - B tra le loro estremità fisse sia minore della distanza C - D tra le loro estremità libere. Questa differenza di distanze è definita nella presente invenzione come un precarico, il quale verrà esercitato sulla lamina bimetallica attuatrice 10 dalla lamina bimetallica 11 in misura tanto maggiore quanto maggiore sarà detta differenza di distanza.

La lamina bimetallica 11 svolgerà funzione di elemento compensatore perchè il detto precarico da essa esercitato sulla prima lamina bimetallica 10 decrescerà al decrescere della temperatura ed aumenterà all’aumentare di essa. Infatti, grazie al fatto che le facce omonime delle due lamine bimetalliche sono contrapposte, quando la temperatura ambiente scende esse tenderanno ad allontanarsi una dall’altra, diminuendo il precarico, mentre, quando la temperatura ambiente sale, esse tenderanno ad avvicinarsi, aumentando il precarico iniziale.

Con una struttura così fatta, aumentando il precarico iniziale, cioè la differenza delle quote A - B e C - D, si può aumentare il campo di temperatura ambiente nel quale il tempo di intervento del dispositivo rimane costante.

Una volta che il piolo 21 sia stato spinto assialmente in avanti, l’elemento bistabile 6 passa dalla posizione in cui è a contatto con il terminale 3 alla posizione in cui è a contatto con il terminale 5 .

Si toglie così l'alimentazione al motore elettrico M o a qualsiasi altro tipo di utilizzatore si voglia proteggere ed è alimentata una lampada di allarme A. L’elemento bistabile 6 a scatto può essere riportato nella sua posizione iniziale attraverso il pulsante 9 di ripristino manuale, connettendo nuovamente il terminale 3 al circuito di alimentazione.

Si descrivono e precisano ora ulteriori caratteristiche della presente invenzione:

E’ stata già descritta una pressione, detta precarico, che agisce dalla seconda lamina 11 sulla prima lamina 10, nelle condizioni iniziali in cui la pasticca resistiva PCT 18 non genera calore e non provoca la sollecitazione della prima lamina 10: ciò per tener conto della temperatura ambiente.

Il meccanismo di azione delle lamine così descritto, mette in evidenza il ruolo di compensazione della seconda lamina 11. In tale modo, il tempo di ritardo di attuazione risulta essere indipendente dalla temperatura ambiente.

Nella presente forma di realizzazione dell'invenzione, è stato inoltre previsto un meccanismo di regolazione, in modo da poter variare il tempo di ritardo dell'attuatore agendo sulla vite di regolazione 34 che permette di variare la corsa del piolo 21.

E’ possibile comunque prefissare tempi di ritardo di attuazione diversi ed il tempo di integrazione del segnale di errore quando la grandezza in esame fluttua sopra e sotto il limite rilevato dal sensore., progettando opportunamente la forma e le dimensioni dell'accumulatore 16 che determina la quantità di calore trasmessa nell'unità di tempo nonché tarando il dispositivo con la vite 34..

Per le applicazioni più indicate in cui può essere impiegata la presente invenzione, il tempo di ritardo di attuazione è nell'ordine dei minuti.

Nella presente forma di realizzazione dell'invenzione si è inoltre provveduto ad introdurre mezzi per poter scegliere come tensione di alimentazione una tensione di 120 V oppure di 240 V: tali mezzi sono noti agli esperti nel ramo.

In Figura 3 si evidenzia meglio come i circuiti elettrici dei dispositivi utilizzatori siano connessi all'attuatore termico descritto.

In particolare è rappresentato un motore elettrico M ed il circuito di allarme A.

La Figura 4 si riferisce ad una diversa forma di realizzazione della presente invenzione, essa rappresenta una variante dello schema elettrico in cui le connessioni dal sensore all’attuatore sono alla stessa tensione di alimentazione del PCT e delle rete, tipicamente di 120 V o 240 V.

In quel che precede sono state descritte le preferite forme di realizzazione della presente invenzione, ma è sottinteso che gli esperti del settore potranno apportare modifiche e varianti nei particolari costruttivi, senza con ciò uscire dal l'ambito della presente privativa industriale.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI 1 . Attuatone termico a pasticca resistiva PCT, per commutare una alimentazione (240/120, 2, L) tra un primo ed un secondo circuito utilizzatore alternativi (M, A) in dipendenza da una grandezza fisica da tenere sotto controllo, comprendente: - un involucro chiuso con un coperchio, stampato in materiale plastico con terminali elettrici (240/120, 2, M, L, A) per il collegamento con la alimentazione e con i circuiti utilizzatori alternativi; - un circuito elettrico comprendente tra gli elementi circuitali un relè (37), un ponte raddrizzatore (P), un sensore e dei terminali di intercollegamento (S1, S2, PCT1, 240, 120, 2); - una prima lamina bimetallica (10) montata con una estremità fissa, termicamente accoppiata ad un elemento accumulatore di calore (15) a sua volta connesso ad - una pasticca resistiva a PCT (18), collegata al detto circuito elettrico attraverso due terminali (PCTi , 2); - una seconda lamina bimetallica (11) montata con una estremità fìssa, disposta parallelamente alla prima (10) e soggetta solo alla temperatura ambiente, dette due lamine bimetalliche avendo le loro facce omonime contrapposte ed essendo montate in modo che la distanza (A-B) tra le loro estremità fisse sia minore della distanza (C-D) tra le loro estremità libere; - un elemento distanziatore (20) tale da impedire che le estremità libere delle due lamine si avvicinino ad una distanza inferiore ad una distanza minima prestabilita; - un piolo (21) disposto trasversalmente all'asse delle dette lamine ed azionabile assialmente da detta prima lamina (10) in modo tale da poter azionare, a sua volta, - un elemento bistabile (6) atto a commutare la alimentazione dal primo al secondo di detti circuiti utilizzatori (M, A). 2.- Attuatore termico secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il detto circuito elettrico comprende: - un sensore (S1 , S2) di rilevamento del valore assunto dalla grandezza fisica che si vuole tenere sotto controllo, - un relè (37) alimentato tramite detto sensore (S1 , S2) in dipendenza dal valore assunto da detta grandezza fisica, - un interruttore (38) pilotato da detto relè (37) per abilitare il circuito di alimentazione della detta pasticca resistiva a PCT (18). 3.- Attuatore termico secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che comprende ulteriormente una vite di regolazione (34) che permette di variare la corsa di detto piolo (21 ). 4.- Attuatore termico secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che comprende ulteriormente un pulsante di ripristino manuale (9) atto a riportare la alimentazione dal secondo (A) al primo (M) circuito utilizzatore alternativi. 5.- Attuatore termico secondo le rivendicazioni 1-4, caratterizzato dal fatto che detto primo circuito utilizzatore (M) è un motore elettrico, detto secondo circuito utilizzatore (A) è un circuito di allarme o di segnalazione e detta grandezza fisica da tenere sotto controllo è la temperatura o la pressione. 7.- Attuatore termico secondo le rivendicazioni 1-5, comprendente mezzi per poter scegliere come tensione di alimentazione una tensione di 120 V oppure di 240 V. 8. Attuatore termico secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni e sostanzialmente come illustrato e descritto nei disegni e nella descrizione allegati.