ITTO20090326A1

ITTO20090326A1 - ELECTRICAL SAFETY DEVICE FOR FLAMMABLE AND / OR EXPLOSIVE GASES

Info

Publication number: ITTO20090326A1
Application number: IT000326A
Authority: IT
Inventors: Antonio Vitale
Original assignee: Sbardella Marco; Antonio Vitale
Priority date: 2009-04-24
Filing date: 2009-04-24
Publication date: 2010-10-25

Description

DESCRIZIONE DESCRIPTION

del brevetto per invenzione industriale dal titolo: of the patent for industrial invention entitled:

“DISPOSITIVO DI SICUREZZA ELETTRICA PER GAS INFIAMMABILI E/O ESPLOSIVI” "ELECTRICAL SAFETY DEVICE FOR FLAMMABLE AND / OR EXPLOSIVE GASES"

La presente invenzione è relativa ad un dispositivo di sicurezza domestica per evitare i danni provocati da una fuga di gas infiammabile e/o esplosivo, ad esempio di un gas combustibile per un impianto di riscaldamento domestico oppure per un impianto di cottura di una cucina. The present invention relates to a home safety device for avoiding damage caused by a flammable and / or explosive gas leak, for example a combustible gas for a domestic heating system or for a kitchen cooking system.

Una fuga di gas in un ambiente domestico può comportare la saturazione dell’ambiente stesso e la scintilla di un interruttore dell’impianto elettrico può essere un innesco per un’esplosione. A gas leak in a domestic environment can result in the saturation of the environment itself and the spark of an electrical system switch can be a trigger for an explosion.

E’ noto realizzare dispositivi di sicurezza comprendenti un sensore di gas e un allarme acustico attivato se il sensore di gas rileva una concentrazione pericolosa di gas nell’ambiente. It is known to create safety devices including a gas sensor and an acoustic alarm activated if the gas sensor detects a dangerous concentration of gas in the environment.

Alternativamente, è noto prevedere che l’alimentazione del gas sia controllata da una servovalvola collegata a un sensore di gas. Se il sensore di gas rileva una concentrazione pericolosa, l’elettrovalvola viene chiusa automaticamente per interrompere il flusso di gas. Alternatively, it is known to provide that the gas supply is controlled by a servovalve connected to a gas sensor. If the gas sensor detects a dangerous concentration, the solenoid valve is automatically closed to stop the flow of gas.

I dispositivi di sicurezza noti presentano tuttavia degli inconvenienti. However, the known safety devices have drawbacks.

L’allarme acustico può non essere efficace per evitare l’innesco dell’esplosione poiché in questo caso non viene eliminato l’innesco dell’esplosione, cioè l’arco elettrico quando un interruttore da parete viene commutato. The acoustic alarm may not be effective in avoiding the ignition of the explosion since in this case the ignition of the explosion is not eliminated, that is the electric arc when a wall switch is switched.

Il dispositivo comprendente la servovalvola è costoso, ingombrante e richiede un montaggio dedicato e inteso a modificare in modo relativamente pesante l’impianto di sul quale viene applicato. The device comprising the servovalve is expensive, bulky and requires dedicated assembly and intended to modify the system on which it is applied in a relatively heavy manner.

Scopo della presente invenzione è quello di realizzare un dispositivo di sicurezza esente dagli inconvenienti sopra citati. The object of the present invention is to provide a safety device free from the aforementioned drawbacks.

Lo scopo della presente invenzione è realizzato tramite un dispositivo di sicurezza secondo la rivendicazione 1. The object of the present invention is achieved by means of a safety device according to claim 1.

L’invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano degli esempi di attuazione non limitativi, in cui: The invention will now be described with reference to the attached drawings, which illustrate non-limiting examples of implementation, in which:

- la figura 1 è una vista prospettica di un dispositivo di sicurezza secondo la presente invenzione; e - la figura 2 è uno schema del dispositivo di sicurezza di figura 1. Figure 1 is a perspective view of a safety device according to the present invention; and - figure 2 is a diagram of the safety device of figure 1.

In figura 1, con 1 è indicato un dispositivo di sicurezza per rilevare le fughe di gas in un ambiente domestico, ad esempio in una cucina. In Figure 1, 1 indicates a safety device for detecting gas leaks in a domestic environment, for example in a kitchen.

Il dispositivo 1 comprende un involucro esterno 2 e una spina 3 atta ad essere inserita in una presa dell’impianto elettrico domestico. The device 1 comprises an external casing 2 and a plug 3 suitable for being inserted into a socket of the domestic electrical system.

In figura 2 è illustrato uno schema funzionale del dispositivo elettronico contenuto all’interno dell’involucro esterno 2. Il dispositivo comprende un’unità di alimentazione 4, un circuito di elaborazione 5 collegato all’unità di alimentazione 4, un sensore di gas 6 collegato all’unità di alimentazione e una pluralità di interfacce 7 di segnalazione. Figure 2 shows a functional diagram of the electronic device contained inside the external casing 2. The device comprises a power supply unit 4, a processing circuit 5 connected to the power supply unit 4, a gas sensor 6 connected to the power supply unit and a plurality of signaling interfaces 7.

In particolare, l’unità di alimentazione 4 riceve in ingresso la tensione a 220V della rete domestica secondo uno degli standard europei tramite due terminali 8, 9 della spina 3 ed è accoppiato al circuito di elaborazione 5 tramite un trasformatore che riduce la tensione, ad esempio a 6V, per alimentare un convertitore AC/DC. In questo modo, la tensione di alimentazione del circuito di elaborazione 5, del sensore 6 e delle interfacce 7 è continua e è fisicamente svincolata dalla rete domestica. In particular, the power supply unit 4 receives at its input the 220V voltage of the domestic network according to one of the European standards through two terminals 8, 9 of the plug 3 and is coupled to the processing circuit 5 by means of a transformer which reduces the voltage, for example. example at 6V, to power an AC / DC converter. In this way, the power supply voltage of the processing circuit 5, of the sensor 6 and of the interfaces 7 is continuous and is physically disconnected from the domestic network.

Il dispositivo 1 comprende inoltre un relé 10 per comandare il collegamento ad un terminale di terra dei terminali 8, 9 in seguito a un segnale inviato dal circuito di elaborazione 5 quando il sensore di gas 6 rileva una concentrazione pericolosa. In particolare, il circuito di elaborazione 5 riceve in ingresso il segnale del sensore di gas 6 e, sulla base del valore misurato della concentrazione del gas nell’ambiente, attiva le interfacce 7 e/o il relé 10. Il relé 10 è stagno, cioè è sigillato, ad esempio ricoperto da un involucro che impedisce la propagazione di qualsiasi arco elettrico o scintilla. The device 1 also comprises a relay 10 for controlling the connection to a ground terminal of the terminals 8, 9 following a signal sent by the processing circuit 5 when the gas sensor 6 detects a dangerous concentration. In particular, the processing circuit 5 receives the signal from the gas sensor 6 at its input and, on the basis of the measured value of the gas concentration in the environment, activates the interfaces 7 and / or the relay 10. The relay 10 is sealed, that is, it is sealed, for example covered with a casing that prevents the propagation of any electric arc or spark.

Preferibilmente, le interfacce 7 vengono attivate prima del relé 10, ad esempio per un intervallo di tempo predeterminato e programmabile. Quando l’intervallo di tempo è scaduto, il circuito di elaborazione 5 comanda la messa a terra dei terminali 8, 9 tramite la chiusura del relé 10. Oppure, le interfacce 7 vengono attivate ad un livello di pre-allarme e, se la concentrazione rilevata dal sensore di gas 6 dovesse aumentare ulteriormente e raggiungere una soglia di allarme impostata ad un livello di concentrazione superiore a quello della soglia di preallarme, il circuito di elaborazione comanda il collegamento a terra dei terminali 8, 9 tramite la chiusura del relé 10. Preferably, the interfaces 7 are activated before the relay 10, for example for a predetermined and programmable time interval. When the time interval has expired, the processing circuit 5 commands the grounding of terminals 8, 9 by closing the relay 10. Or, the interfaces 7 are activated at a pre-alarm level and, if the concentration detected by the gas sensor 6 should further increase and reach an alarm threshold set at a concentration level higher than that of the pre-alarm threshold, the processing circuit controls the ground connection of terminals 8, 9 by closing the relay 10.

Quando i terminali 8, 9 sono collegati a terra, un relé differenziale del salvavita operante in modo di per sé noto misura una differenza di corrente fra l’ingresso e l’uscita dell’impianto tale da interrompere l’alimentazione elettrica all’impianto elettrico domestico quando viene rilevata una dispersione di corrente. In questo modo, l’impianto elettrico domestico non è più alimentato e non sono possibili archi elettrici ad esempio quando sono attivati gli interruttori di parete per accendere un dispositivo di illuminazione come un lampadario. When the terminals 8, 9 are connected to earth, a differential relay of the circuit breaker operating in a per se known manner measures a current difference between the input and the output of the system such as to interrupt the electrical supply to the electrical system household when a leakage current is detected. In this way, the domestic electrical system is no longer powered and electric arcs are not possible, for example when the wall switches are activated to turn on a lighting device such as a chandelier.

Secondo la presente invenzione, il relé 10 è configurato per collegare a terra i terminali 8, 9 tramite un terminale 11 in modo da evitare sovraccarichi di corrente che possano danneggiare, ad esempio fondere, il dispositivo 1. In particolare, il relé 10 presenta un primo stadio per collegare uno dei due terminali 8, 9, ad esempio il terminale 8, al terminale di terra 11 e un secondo stadio per collegare l’altro terminale, cioè il terminale 9, al terminale di terra 11. Una prima resistenza 12 è collegata in serie fra il terminale 8 e il relé 10 e una seconda resistenza 13 è collegata in serie fra il relé 10 e il terminale 9. According to the present invention, the relay 10 is configured to connect the terminals 8, 9 to ground via a terminal 11 so as to avoid current overloads which could damage, for example melt, the device 1. In particular, the relay 10 has a first stage to connect one of the two terminals 8, 9, for example terminal 8, to the ground terminal 11 and a second stage to connect the other terminal, i.e. terminal 9, to the ground terminal 11. A first resistor 12 is connected in series between terminal 8 and relay 10 and a second resistor 13 is connected in series between relay 10 and terminal 9.

Il relè 10 presenta in ciascuno stadio un interruttore e gli interruttori sono sincronizzati, cioè si aprono e si chiudono contemporaneamente. Quando il dispositivo di sicurezza 1 rileva una concentrazione di gas che rientra entro i limiti di sicurezza, il relè 10 è aperto e i terminali 8 e 9 non sono collegati al terminale di terra 11. The relay 10 has a switch in each stage and the switches are synchronized, i.e. they open and close at the same time. When the safety device 1 detects a gas concentration that is within the safety limits, the relay 10 is open and the terminals 8 and 9 are not connected to the earth terminal 11.

Quando il relè 10 riceve il segnale di comando dal circuito di elaborazione 5, i due interruttori del relè 10 si chiudono collegando contemporaneamente al terminale di terra 11 i terminali 8, 9. When the relay 10 receives the command signal from the processing circuit 5, the two switches of the relay 10 close by simultaneously connecting the terminals 8, 9 to the ground terminal 11.

Le resistenze 12, 13 sono preferibilmente uguali fra loro e presentano un valore tale che il relè differenziale del salvavita dell’impianto domestico scatta sia quando il terminale 8 è collegato al neutro e il terminale 9 è collegato alla fase dell’impianto domestico che viceversa. E’ stato verificato che un valore di circa 2 kΩ, più in particolare 2.2 kΩ, è un valore adatto per il funzionamento del dispositivo 1. In particolare, tali valori sono tarati per i parametri di funzionamento di un impianto domestico a norma secondo la normativa vigente in Italia alla data di deposito della presente domanda di brevetto. Noti i valori validi per l’Italia, è possibile tramite una proporzione trovare valori adatti al funzionamento in Paesi dove sono in vigore altre normative, come ad esempio in Stati Uniti, dove la tensione di alimentazione di un impianto domestici è di 110V. The resistors 12, 13 are preferably equal to each other and have a value such that the differential relay of the domestic system circuit breaker trips both when terminal 8 is connected to neutral and terminal 9 is connected to the phase of the domestic system and vice versa. It has been verified that a value of about 2 kΩ, more specifically 2.2 kΩ, is a suitable value for the operation of device 1. In particular, these values are calibrated for the operating parameters of a domestic system in accordance with the legislation in force in Italy on the filing date of this patent application. Note the values valid for Italy, it is possible through a proportion to find values suitable for operation in countries where other regulations are in force, such as in the United States, where the power supply voltage of a domestic system is 110V.

Secondo quanto sopra descritto, il dispositivo 1 svolge la funzione di aprire il relé differenziale del salvavita, e non il relé magnetotermico, affinché non circoli una corrente troppo elevata nell’impianto elettrico domestico. In particolare, il relè differenziale del salvavita di un impianto domestico a norma si disattiva quando la differenza fra corrente in ingresso e corrente in uscita, cioè il valore della corrente nominale differenziale di intervento, diviene maggiore di 30 mA (300 mA in impianti industriali e commerciali).Inoltre, la corrente che circola nel dispositivo 1 deve essere inferiore a quella che fa commutare il relè magnetotermico, cioè inferiore a 30 mA per impianti in abitazioni civili (300 mA in ambiti industriali e commerciali. According to what is described above, the device 1 performs the function of opening the differential relay of the circuit breaker, and not the magnetothermic relay, so that too high a current does not circulate in the domestic electrical system. In particular, the residual current device relay of a standard domestic system is deactivated when the difference between the input current and the output current, i.e. the value of the rated differential tripping current, becomes greater than 30 mA (300 mA in industrial systems and Furthermore, the current circulating in device 1 must be lower than that which makes the magnetothermic relay switch, i.e. lower than 30 mA for systems in residential buildings (300 mA in industrial and commercial environments.

Si precisa che in Italia l'impiego dell'interruttore differenziale è disciplinato dalle seguenti leggi e normative: It should be noted that in Italy the use of the differential switch is governed by the following laws and regulations:

DPR 6 dicembre 1991 n. 447 (Regolamento di attuazione della legge 5 marzo 1990, n. 46, in materia di sicurezza degli impianti) Presidential Decree 6 December 1991 n. 447 (Regulation for the implementation of law no.46 of 5 March 1990 on plant safety)

DM 22 gennaio 2008 n. 37 (Regolamento concernente l'attuazione dell'articolo 11-quaterdecies, comma 13, lettera a) della legge n. 248 del 2 dicembre 2005, recante riordino delle disposizioni in materia di attivita' di installazione degli impianti all'interno degli edifici) Legge 1º marzo 1968 n. 186 (Disposizioni concernenti la produzione di materiali, apparecchiature, macchinari, installazione e impianti elettrici ed elettronici.) Norma CEI 64-8 (che disciplina gli impianti elettrici in bassa tensione attualmente alla sesta edizione). Ministerial Decree of 22 January 2008 n. 37 (Regulation concerning the implementation of article 11-quaterdecies, paragraph 13, letter a) of law no. 248 of 2 December 2005, laying down the reorganization of the provisions relating to the installation of systems inside buildings) Law 1 March 1968 n. 186 (Provisions concerning the production of materials, equipment, machinery, installation and electrical and electronic systems.) Standard CEI 64-8 (which governs low voltage electrical systems currently in its sixth edition).

Norma CEI 11-1 (che disciplina gli impianti elettrici con tensione superiore ad 1 kV in alternata). CEI 11-1 standard (which governs electrical systems with voltage higher than 1 kV in alternating current).

Inoltre, è anche possibile che la presa di tensione di un impianto domestico non sia munita di un terminale di terra, ad esempio quando l’impianto è stato realizzato secondo una normativa precedentemente in vigore e non è stato aggiornato secondo la normativa vigente. In questo caso, il terminale 8 non può essere collegato a terra e il dispositivo 1 funziona come un allarme, cioè il relé 10 non viene attivato e il circuito di elaborazione 5 comanda le interfacce 7 in modo che queste ultime segnalino a un utente una concentrazione di gas superiore a una soglia di pericolo preimpostata. Furthermore, it is also possible that the power socket of a domestic system is not equipped with an earth terminal, for example when the system has been built according to a previously in force legislation and has not been updated according to current legislation. In this case, the terminal 8 cannot be connected to earth and the device 1 works as an alarm, i.e. the relay 10 is not activated and the processing circuit 5 controls the interfaces 7 so that the latter signal a concentration to a user. of gas above a preset danger threshold.

Le interfacce 7 possono essere di varia tipologia e possono essere presenti tutte o solo alcune di esse. Ad esempio, le interfacce 7 comprendono un led luminoso e/o un segnalatore acustico. The interfaces 7 can be of various types and all or only some of them can be present. For example, the interfaces 7 comprise a luminous LED and / or an acoustic signal.

Sulla base di quanto precede sono evidenti i vantaggi che il dispositivo di sicurezza qui descritto e illustrato consente di ottenere. On the basis of the above, the advantages that the safety device described and illustrated here allows to obtain are evident.

Il dispositivo 1 è inseribile in una presa elettrica di un impianto domestico e pertanto è semplice da installare e può essere acquistato e installato anche dopo che l’impianto elettrico e del gas dell’abitazione sono stati completati. Device 1 can be plugged into an electrical socket of a domestic system and therefore is simple to install and can be purchased and installed even after the electrical and gas systems of the home have been completed.

Il dispositivo 1 è inoltre configurato per controllare la corrente circolante nell’impianto domestico e al proprio interno per evitare danneggiamenti. In particolare, tale controllo è universale ed è indipendente da come viene montata la presa elettrica dell’impianto elettrico e da come viene inserito il dispositivo nella presa, cioè indipendentemente da quale terminale 8, 9 sia collegato alla fase. Device 1 is also configured to control the current circulating in the domestic system and internally to avoid damage. In particular, this control is universal and is independent of how the electrical socket of the electrical system is mounted and how the device is inserted into the socket, that is, regardless of which terminal 8, 9 is connected to the phase.

Risulta infine chiaro che al dispositivo di sicurezza 1 qui descritto e illustrato è possibile apportare modifiche o varianti senza per questo uscire dall’ambito di tutela come definito dalle rivendicazioni allegate. Finally, it is clear that it is possible to make changes or variants to the safety device 1 described and illustrated here without departing from the scope of protection as defined by the attached claims.

Ad esempio, il dispositivo di sicurezza può essere utilizzato in ambiti differenti da quello domestico e anche il collegamento a terra può essere diverso. For example, the safety device can be used in areas other than the home and the ground connection can also be different.

Inoltre, secondo una variante non illustrata della presente invenzione, il relé 10 è configurato per funzionare in due fasi successive. La prima fase consente di collegare selettivamente il terminale 8 al terminale di terra 11. La seconda fase consente di collegare selettivamente in serie la prima resistenza con la seconda resistenza tramite un secondo stadio del relé 10. Quando il sensore di gas rileva valori di concentrazione inferiori a quello di allarme, il relé 10 è sempre aperto, il terminale 8 non è collegato a terra e la prima e la seconda resistenza non sono collegate in serie fra loro. Preferibilmente, il primo stadio viene comandato tramite un segnale proveniente dal circuito di elaborazione 5 e il secondo stadio è comandato automaticamente. Furthermore, according to a not illustrated variant of the present invention, the relay 10 is configured to operate in two successive phases. The first phase allows you to selectively connect terminal 8 to earth terminal 11. The second phase allows you to selectively connect in series the first resistance with the second resistance through a second stage of relay 10. When the gas sensor detects lower concentration values to the alarm one, the relay 10 is always open, the terminal 8 is not connected to earth and the first and second resistor are not connected in series with each other. Preferably, the first stage is controlled by means of a signal coming from the processing circuit 5 and the second stage is controlled automatically.

Se il terminale 8 è collegato al neutro dell’impianto domestico e il circuito di elaborazione 5 comanda la commutazione del relé 10, quando il terminale 8 è collegato a terra la corrente che attraversa il circuito, definita sostanzialmente dal valore della prima resistenza, è bassa e non danneggia il dispositivo di sicurezza. Quando il terminale 8 viene collegato alla fase e non al neutro e il circuito di elaborazione 5 comanda la commutazione del primo stadio del relé 10, la prima resistenza regola un valore di corrente troppo elevato e dannoso per il dispositivo di sicurezza 1. Automaticamente il secondo stadio del relé 10 viene commutato e la seconda resistenza viene collegata in serie alla prima. In questo modo, la corrente regolata dalle due resistenze in serie è tale da non danneggiare il dispositivo 1. Il terminale 8 è collegato al neutro o alla fase dell’impianto elettrico domestico dipendentemente da come è stata montata la presa elettrica e da come l’utente ha inserito i terminali 8, 9 nella presa stessa. Preferibilmente, il secondo stadio del relé 10 è commutabile tramite un valore di soglia della corrente che circola fra il terminale 8 e il terminale di terra. Tale valore di soglia è superiore a un valore di corrente tale da far scattare il relé differenziale del salvavita domestico quando il terminale 8 è collegato al neutro ed è inferiore alla corrente che danneggia il dispositivo 1 per effetto Joule. Preferibilmente, la prima e la seconda resistenza sono uguali fra loro per semplificare le esigenze di fornitura dei componenti da assemblare e semplificare l’assemblaggio. If terminal 8 is connected to the neutral of the domestic system and the processing circuit 5 commands the switching of relay 10, when terminal 8 is earthed the current flowing through the circuit, substantially defined by the value of the first resistance, is low and does not damage the safety device. When terminal 8 is connected to the phase and not to the neutral and the processing circuit 5 commands the switching of the first stage of relay 10, the first resistor regulates a current value that is too high and harmful to the safety device 1. Automatically the second stage of relay 10 is switched and the second resistor is connected in series with the first. In this way, the current regulated by the two resistors in series is such as not to damage device 1. Terminal 8 is connected to the neutral or to the phase of the domestic electrical system depending on how the electrical socket has been mounted and how the user has inserted terminals 8, 9 into the socket itself. Preferably, the second stage of the relay 10 is switchable by means of a threshold value of the current flowing between the terminal 8 and the earth terminal. This threshold value is higher than a current value such as to trip the differential relay of the household circuit breaker when the terminal 8 is connected to the neutral and is lower than the current which damages the device 1 due to the Joule effect. Preferably, the first and second resistance are the same to simplify the supply needs of the components to be assembled and simplify the assembly.

Claims

CLAIMS 1. Safety device (1) comprising a gas detector (6), a control device (5) connected to said flammable and / or explosive gas detector (6), characterized in that it comprises a relay (10) connected to said control device (5) and at least one pair of power supply terminals (8, 9) connected both to said relay (10) and to said control device (5) and which can be inserted in an electrical socket, said relay (10 ) being configured to connect at least one of said terminals (8, 9) to a ground terminal (11) in response to a signal from said gas sensor (10) to cause the intervention of a life-saving device of the electrical system to which said electrical socket is connected, adapted to interrupt the electrical supply to said electrical system.

2. Device according to claim 1, characterized in that it comprises a current limiting unit connected in series between said terminals (8, 9) and said relay (10).

3. Device according to claim 2, characterized in that said current limiting unit comprises a first resistor (12) connected in series to one of said terminals (8, 9) and a second resistor (13) connected to earth.

4. Device according to claim 4, characterized in that it comprises a relay (10) having a first stage connected between said first resistance (12) and earth and a second stage connected to said second resistance (13).

5. Device according to claim 4, characterized in that said first and second resistors (12, 13) are connected in parallel with respect to earth.

6. Device according to claim 4, characterized in that said first and second resistor (12, 13) are connected in series with respect to said terminal (8; 9).

7. Device according to claim 6, characterized in that said control unit (10) comprises said relay, said relay comprising a first stage for selectively connecting one of said terminals (8, 9) to ground and a second stage to connect selectively in series the said second resistance to the said first resistance.

8. Device according to claim 7, characterized in that said second stage is configured to automatically connect said first and second resistor in series when a value of the current circulating through said relay (10) exceeds a preset threshold value.

9. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises a plug (2) adapted to be inserted into said socket and connected to said terminals (8, 9).

10. Safety method of an electrical system comprising the step of inserting a safety device according to any one of the preceding claims into a socket of said electrical system and of triggering a circuit breaker of said electrical system by means of said device if the said detector ( 6) detects a gas concentration above a preset threshold value.