ITTO950213A1 - Dispositivo per interrompere forti correnti in una linea elettrica. - Google Patents

Abstract

Il dispositivo è arrivato manualmente o automaticamente ed è atto a intervenire prontamente per sezionare la linea elettrica tra un generatore di corrente e il suo circuito utilizzatore, in casi di emergenza, ad esempio, nelle applicazioni su veicoli, ad eliminare il rischio di incendio vettura dovuto ad accidentali pizzicamenti dei cavi positivi in caso di collisione; esso consiste in un primo ed un secondo organo di contatto collegati in serie tra due capi della linea e mobili relativamente uno all'altro contro l'azione di mezzi elastici, e mezzi per fare assumere selettivamente a detti contatti una prima posizione operativa in cui i contatti si toccano in modo da cortocircuitare la linea, ed una seconda posizione, di sicurezza, in cui i conforti non sono in contatto ed interrompono la continuità della linea; gli organi di contatto sono costituiti da spazzole o cartoncini, realizzate con un impasto sinterizzato di polvere di carbone e particelle di rame, dello stesso tipo usato nei motori elettrici a collettore rotante.(Figure 1 e 2).

Description

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce a un dispositivo di interruzione di forti correnti in una linea elettrica, senza creazione di archi o scintille all'atto dell'interruzione, e quindi particolarmente adatto ad essere impiegato in presenza di liquidi, vapori, o gas infiammabili.

Un particolare campo di impiego del dispositivo di interruzione di corrente secondo la presente invenzione, è quello automobilistico, per aumentare la sicurezza contro gli incendi di autoveicoli, in caso di incidente con impatto. Come è noto, infatti, in tal caso è sempre possibile la generazione di scintillio dovuto a cortocircuiti dell'impianto elettrico del veicolo incidentato, con conseguente pericolo di incendio, in particolare quando si verifica la rottura di particolari componenti critici, quali ad esempio, le condutture di adduzione del carburante, o degli organi di controllo del flusso del carburante.

La soluzione più diffusamente adottata per impedire la dispersione di carburante sul veicolo in caso di incidente e, quindi, limitare il pericolo d'incendio, è l'impiego di sistemi inerziali di sicurezza, atti ad intervenire in presenza di forti decelerazioni (per esempio quelle conseguenti un urto), ad esempio basati su elettrovalvole controllate da interruttori inerziali, i quali interrompono l'alimentazione di carburante e/o di altri liquidi o gas infiammabili.

Tuttavia, limitate quantità di fluidi infiammabili, in particolare di carburante, possono venire ugualmente disperse nell'ambiente prima (o nonostante) l'intervento del sistema di sicurezza ed incendiate a causa della eventuale generazione di scintille o di scariche elettriche provocate da accidentali pizzicamenti dei cavi positivi dell'impianto elettrico del veicolo prossimi alla zona dell'impatto. Per evitare tale inconveniente, occorre pertanto disporre di un dispositivo in grado di disconnettere rapidamente e senza scintillio la batteria del veicolo dall'impianto elettrico, anche con quest'ultimo sotto carico e, quindi, percorso da correnti di elevata intensità (circa 300 Ampere nel caso di autoveicoli e fino ad 800 Ampere nel caso di furgoni).

Attualmente un simile problema può essere risolto solo con l'impiego di complessi circuiti elettronici di controllo, il cui utilizzo comporta inoltre un notevole aumento del costo dell'impianto elettrico del veicolo. Scopo del trovato è quello di risolvere il problema descritto, senza incorrere negli svantaggi di complessità e di alto costo connessi con le soluzioni attualmente disponibili. E' perciò uno scopo principale del presente trovato quello di fornire un dispositivo per interrompere forti correnti in una linea elettrica senza provocare scintille, o archi elettrici. Un altro scopo del presente trovato è quello di realizzare un dispositivo del tipo suddetto, che sia di costruzione semplice, poco costosa e di ridotto ingombro. Un ulteriore scopo del trovato è infine quello di realizzare un dispositivo del tipo suddetto azionabile sia manualmente che automaticamente, per esempio per mezzo del medesimo interruttore inerziale che comanda l'elettrovalvola di blocco dell'erogazione di combustibile .

In base all'invenzione viene fornito un dispositivo per interrompere forti correnti in una linea elettrica, del tipo comprendente un involucro elettricamente isolante, un primo e un secondo organo di contatto montati all'interno di detto involucro isolante e e collegati in serie tra due capi di detta linea, almeno uno di detti organi di contatto essendo mobile relativamente all'altro, e mezzi di comando per spostare selettivamente detti organi di contatto tra una prima posizione operativa, di lavoro, in cui detti organi di contatto sono reciprocamente affacciati in contatto reciproco per chiudere in corto circuito detti capi di detta linea, ed una seconda posizione operativa, di sicurezza, in cui detti organi di contatto non sono in contatto reciproco; caratterizzato dal fatto che detti organi di contatto sono costituiti da rispettive spazzole in carboncino, del tipo di quelle utilizzate per i contatti striscianti di alimentazione dei rotori dei motori elettrici.

Si è sorprendentemente verificato, infatti, che realizzando gli organi di contatto con tali elementi viene evitato qualsiasi possibile scintillio, anche quando si apre il circuito sotto forte carico, ovvero mentre gli organi di contatto sono attraversati da correnti di forte intensità, pari o maggiori di 300 Ampere. La combinazione del dispositivo di interruzione suddetto con un interruttore inerziale risulta pertanto idonea a evitare compietamente i rischi d'incendio veicoli conseguenti ad impatto e dovuti ad accidentali pizzicamenti dei cavi positivi.

Queste ed altre caratteristiche dell'invenzione appariranno più chiaramente dalla seguente descrizione di suoi esempi costruttivi preferiti, fatta a titolo esemplificativo, ma non limitativo, e con riferimento agli annessi disegni dei quali:

- la Figura 1 rappresenta schematicamente un esempio di impiego su un autoveicolo del dispositivo di interruzione di forti correnti secondo l'invenzione;

- le Figure 2 e 3 rappresentano una sezione longitudinale in elevazione del dispositivo di figura 1, rappresentato in due diverse posizioni operative;

- la Figura 4 illustra un dettaglio dell'azionamento manuale del dispositivo di figura 2;

- la Figura 5 illustra una variante solo manuale del dispositivo di interruzione secondo l'invenzione,· e

- le Figure 6 e 7 rappresentano una vista dall'alto ed in sezione longitudinale del dispositivo di figura 5, rappresentato in due diverse posizioni operative.

Con riferimento alla Figura 1, con A è indicata schematicamente una porzione di scocca {nella fattispecie un vano motore) di un generico veicolo noto; con B è rappresentata una batteria di alimentazione di corrente elettrica su una linea L complessa, definita dal circuito elettrico di servizio del suddetto veicolo; alla linea L è a collegato un interruttore inerziale I noto, normalmente chiuso, il quale controlla l'alimentazione ad una elettrovalvola E, di tipo noto nella tecnica, che controlla il flusso di carburante in una conduttura C a valle di una pompa di alimentazione P e, secondo l'invenzione, ad un dispositivo di interruzione della corrente 1, inserito in serie sulla linea L, immediatamente a valle della batteria B.

Con riferimento ora alle figure 2, 3 e 4, il dispositivo 1 comprende un contenitore o involucro 2, cavo, di forma sostanzialmente parallelepipeda e costruito con un materiale isolante, ad esempio una resina plastica sintetica, una coppia di organi di contatto elettrico, o contattori, 10 e rispettivamente 11, alloggiati all'interno dell'involucro 2 mobili relativamente uno rispetto all'altro contro l'azione di mezzi elastici 12, pure alloggiati all'intero dell'involucro 2, ed una coppia di morsetti elettrici atti a venire collegati stabilmente, in modo noto, alla linea elettrica L nella posizione illustrata in figura 1, per costituire due opposti capi della stessa, in uso collegati elettricamente in serie tra loro dal dispositivo 1.

Nella fattispecie illustrata, il contatto 11 è montato fisso all'interno dell'involucro 2, mentre il contatto 10 è montato assialmente scorrevole nell'involucro stesso, tra le due posizioni illustrate in figure 2 e 3. Il contatto li è elettricamente collegato in serie al morsetto 14 tramite un cavetto flessibile 16, mentre il contatto 10 è similmente collegato in serie al morsetto 13 tramite un cavetto flessibile 18 di opportuna lunghezza, tale da permettere il libero spostamento del contatto 10 tra le posizioni di figure 2 e 3.

Il dispositivo 1 comprende infine dei mezzi di comando, indicati nel complesso con 20, per determinare lo spostamento del contatto 10 dalla posizione di figura 2 a quella di figura 3 e viceversa.

Secondo il trovato, i contatti 10 e 11 sono costituiti da due rispettive spazzole in carboncino del tipo di quelle utilizzate nei motorini elettrici di avviamento dei veicoli per alimentare corrente al collettore rotante del motorino. Essi, pertanto, sono costituiti da due blocchi sostanzialmente parallelepipedi realizzati in un impasto sinterizzato di polvere di carbone e particelle di rame, disposti nell'involucro 2 in modo da presentare rispettive proprie opposte facce piane 21 e 22 tra loro affacciate. Il blocco o spazzola 10 è montato fisso su un supporto 23 realizzato in materiale elettricamente conduttore ed a cui è saldato il cavetto 18, montato a sua volta scorrevole nell'involucro 2, tra rispettive guide 24 realizzate all'interno dello stesso, e supportato solidale da una estremità di uno stelo 25 rivolta verso la spazzola il.

Lo stelo 25 presenta una opposta estremità 26 guidata scorrevolmente passante attraverso una parete di estremità 4 dell'involucro 2 e munita esternamente a quest'ultimo di un pomello d'impugnatura 27; all'interno dell'involucro 2 è infine montato in posizione fissa un attuatore elettromagnetico 28 di tipo noto, attraversato assialmente passante dallo stelo 26, che ne costituisce l'ancora mobile. L'attuatore 28 è montato tra il supporto 23 e la parete 4 e contro di esso riposa in battuta una molla elicoidale 12 avvolta coassiale intorno allo stelo 25 e serrata a pacco tra l'attuatore 28 ed una rondella 29 portata solidale dallo stelo 25 in una posizione assiale prefissata, dalla parte della sua estremità 26.

L'attuatore 28 è in uso alimentabile dalla linea L, attraverso l'interruttore I, mediante una coppia di cavetti 30; quando l'attuatore 28 è diseccitato (figura 2) la molla 12 agisce contro la rondella 29 per tenere lo stelo 25 arretrato verso la parete 4, parzialmente estratto dall'involucro 2. In tale posizione, il contatto 10 si trova discosto dal contatto 11, cosicché le facce 21 e 22 non sono in contatto reciproco, ma sono bensì separate da uno spazio vuoto D; di conseguenza i morsetti 13 e 14 si trovano isolati e la linea L risulta interrotta. Viceversa (figura 3), quando l'attuatore 28 è eccitato esso attrae lo stelo 25, contro l'azione della molla 12, verso la la spazzola 11, fino a portare la spazzola 10 in stretto contatto con quest'ultima. In tale posizione le superfici 21 e 22 sono reciprocamente a contatto, premute una contro l'altra con una forza prefissata dall'attuatore 28 e, di conseguenza, i morsetti 13 e 14 risultano collegati tra loro in corto circuito attraverso le spazzole conduttrici 10,11 in contatto reciproco. La linea L risulta pertanto chiusa ed alimentata dalla batteria B.

In uso, non appena la linea L viene messa sotto tensione dall'introduzione della chiave nel quadro comandi del citato veicolo, l'interruttore I, normalmente chiuso, alimenta corrente all'attuatore 28 ed alla elettrovalvola E: di conseguenza, la corrente della batteria B può alimentare la linea L, e la pompa P la conduttura C. In caso di incidente, la brusca decelerazione conseguente all'impatto viene rilevata dall'interruttore I noto, che si apre, diseccitando sia l'elettrovalvola E che 1'attuatore 23. Di conseguenza, l'elettrovalvola E si chiude, interrompendo l'erogazione di combustibile alla linea C da parte della pompa P, mentre la molla 12 è libera di distendersi per reazione elastica allontanando bruscamente le spazzole 10,11, in modo da isolare la linea L. Pertanto, anche al verificarsi di accidentali pizzicamenti dei cavi positivi in caso di collisione non si ha generazione di scintille, né, sorprendentemente, scintille vengono generate al momento dell'allontanamento delle spazzole 10,11 una dall'altra tra le spazzole stesse; qualsiasi pericolo d'incendio viene dunque scongiurato.

in caso di guasto dell'attuatore 28 è infine possibile chiudere manualmente il circuito della linea L, in modo da consentire il funzionamento del veicolo,· nella fattispecie, basta agire manualmente sul pomello 27 nella direzione della freccia (figure 3 e 4) per produrre la compressione della molla 12 ed il conseguente contatto tra le spazzole 10 e 11; ruotando {figura 4) poi il pomello 27 nel verso della freccia si può produrre la rotazione dello stelo 25 di 180°, ribaltando un perno 40 montato solidale attraverso lo stelo 25, radialmente di sbalzo su un lato dello stesso; il perno 40 (figura 3), che normalmente transita attraverso la parete 4 attraverso una feritoia 41 in conseguenza del moto assiale dello stelo 25, va così in posizione tale da interferire con la parete 4 e, andando in battuta contro di essa sulla spinta della molla 12 [figura 4), mantiene le spazzole 10,11 in contatto anche a elettromagnete 28 diseccitato.

Facendo ora riferimento alla variante di figure 5, 6 e 7, indicata nel complesso con 100 e dove i dettagli simili od uguali a quelli già descritti sono indicati per semplicità con i medesimi numeri, Il dispositivo dell'invenzione può inoltre essere solo azionato manualmente, per esempio per disconnettere la batteria B in caso di un lungo fermo del veicolo, o a scopo anti-furto. Secondo quanto illustrato, il dispositivo 100 comprende un involucro 2 parallelepipedo in plastica, delimitato da una parete di fondo 3 piana, da una coppia di pareti laterali d'estremità 4, 5 provviste solidali di rispettivi morsetti 13, 14, da una coppia di pareti laterali longitudinali 6, 7 e da un coperchio 8 poggiato sui bordi superiori delle pareti laterali 4, 5, 6, 7 e fissato solidale alle stesse in qualsiasi modo noto (viti, saldatura ad ultrasuoni, eccetera). All'interno dell'involucro 2 e dalla parte della parete 5 sono disposti, appoggiati scorrevoli sulla parete di fondo 3 ed a contatto con le pareti 6, 7, due organi di contatto costituiti da spazzole 10, il in carboncino, di forma parallelepipeda.

La spazzola 11 è montata fissa, piantata su un perno 16 che la collega elettricamente al morsetto 14, mentre la 10 è montata scorrevole contro l'azione di una molla 12 montata a pacco tra la parete 4 e la spazzola 10, in modo da spingere la parete piana 21 di questa in contatto con la parete piana 22 della spazzola 11; il collegamento elettrico tra spazzola 10 e morsetto 13 è assicurato da un cavetto flessibile 18 di opportuna lunghezza. Secondo quanto illustrato, le spazzole 10, il presentano, in corrispondenza delle facce 21, 22 e sulle proprie facce superiori, affacciate al coperchio 8, rispettivi scassi a gradino, tra loro simmetrici ed affacciati, indicati con 51 e 52, i quali definiscono all'interno dell'involucro 2, a pareti 21 e 22 in contatto reciproco, un vano 53 (figura 6) di larghezza (misurata parallelamente alle pareti 6,7) prefissata. All'interno del vano 53 è alloggiata una camma 55 portata girevole dal coperchio 8 e collegata angolarmente solidale, tramite un alberino prismatico 56, con una impugnatura esterna 27, portata sempre dal coperchio 8, da banda opposta.

La camma 55 è atta ad assumere selettivamente due posizioni; una prima, illustrata in figura 6, nella quale è inserita nel vano 52 senza interferire con le spazzole 10,11; ed una seconda, ruotata di 90° ed illustrata in figura 7, nella quale si dispone nel vano 53 nel senso della propria lunghezza, che è maggiore della larghezza del vano 52 a spazzole 10, 11 in contatto, andando così ad interferire con le spazzole 10, 11: di conseguenza,<' >collegando il dispositivo 100 al posto dell'l, si otterrà l'alimentazione della linea L quando la camma 55 è nella posizione di figura 6, mentre, quando viene ruotata verso la posizione di figura 7 mediante azionamento della impugnatura 7, essa va ad agire sulla spazzola 10, spingendola contro la molla 12, che si comprime, ed allontanando di conseguenza le spazzole 10, 11, fino a formare tra le stesse uno spazio vuoto D; in questa posizione, la linea L risulta disconnessa direttamente ai suoi capi, rappresentati dai morsetti 13,14.

Normalmente l'involucro 2 non è a tenuta, per cui lo spazio vuoto D che si viene a creare allontanando le spazzole 10, 11 è occupato da aria ambiente, che è comunque un ottimo dielettrico. Secondo possibili varianti, però, l'involucro 2 potrebbe venire realizzato a tenuta di fluido, ed al suo interno potrebbe essere fatto il vuoto, oppure esso potrebbe essere riempito con fluidi gassosi o liquidi con elevate caratteristiche isolanti e/o di smorzamento di inneschi di scariche elettriche tra i due contattori. In ogni caso, secondo l'aspetto principale dell'invenzione, l'utilizzo come organi di contatto di spazzole in carboncino per collettori rotanti di motori elettrici è già di per sé sufficiente ad eliminare qualsiasi problema di scintillio, anche in presenza di forti correnti in transito, come hanno dimostrato gli studi sperimentali condotti dalla Richiedente.

Operando con un dispositivo identico al 100 di figure 5, 6 e 7, si è realizzato un circuito di prova includente una batteria da autoveicolo da 12 V e 90 Amph, un utilizzatore costituito da un reostato, il dispositivo 100 ed un amperometro; come contatti 10, 11 sono state utilizzate delle spazzole in carboncino prelevate da un motorino d'avviamento modello E95R-2.2/12 della ditta Magneti Marelli, mentre l'involucro 2 è stato realizzato in plexiglass, in modo da poter rilevare visivamente l'eventuale scintillio. Operando al buio, si sono condotte diverse prove di distacco dei contatti 10, 11 in condizioni diverse di passaggio di corrente, allontanando i contatti ad una distanza di 2-4 mm. I risultati sono riportati in Tabella 1.

Come si vede, anche quando la corrente transitante attraverso le spazzole 10,11 è maggiore di 500 A, e nonostante 1'all ont anamento delle spazzole sia effettuato con una operazione manuale, relativamente "lenta" rispetto al distacco automatico conseguibile con un dispositivo tipo il dispositivo 1 descritto, non si alcuna generazione di scintillio.

Claims (9)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo per interrompere forti correnti in una linea elettrica, del tipo comprendente un involucro elettricamente isolante, un primo e un secondo organo di contatto montati all'interno di detto involucro isolante e e collegati in serie tra due capi di detta linea, almeno uno di detti organi di contatto essendo mobile relativamente all'altro, e mezzi di comando per spostare selettivamente detti organi di contatto tra una prima posizione operativa, di lavoro, in cui detti organi di contatto sono reciprocamente affacciati in contatto reciproco per chiudere in corto circuito detti capi di detta linea, ed una seconda posizione operativa, di sicurezza, in cui detti organi di contatto non sono in contatto reciproco,- caratterizzato dal fatto che detti organi di contatto sono costituiti,da rispettive spazzole in carboncino, del tipo di quelle utilizzate per i contatti striscianti di alimentazione dei rotori dei motori elettrici.
2. 2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che dette spazzole sono definite da blocchi parallelepipedi sinterizzati costituiti ciascuno da una miscela di polvere di carbone e di particelle di rame,· detti blocchi essendo provvisti di rispettive opposte superiici piane di contatto, reciprocamente affacciate, atte ad andare in contatto reciproco.
3. 3. Dispositivo secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di comando comprendono una camma girevole disposta alloggiata tra detti organi di contatto, in un vano di larghezza prefissata definito da rispettivi scassi ricavati nelle spazzole in corrispondenza di dette opposte superfici piane di contatto.
4. 4. Dispositivo secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detta camma è montata girevole in detto vano, ed è collegata angolarmente solidale ad una impugnatura esterna all'involucro e girevole, tramite un albero prismatico; e dal fatto che i mezzi di comando comprendono inoltre una molla montata a pacco tra un primo organo di contatto ed uno spallamento dell'involucro, atta a spingere il primo organo di contatto contro un secondo detto organo di contatto.
5. 5. Dispositivo secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che un primo detto organo di contatto è montato scorrevole nell'involucro tra rispettive guide, ed è portato da un supporto solidale ad uno stelo estendentesi da banda opposta al detto secondo organo di contatto, attraverso una parete d'estremità dell'involucro,· una molla elicoidale essendo montata coassiale intorno a detto stelo, dalla parte di detta parete di estremità dell'involucro, interposta a pacco tra primi mezzi di spallamento solidali all'involucro e secondi mezzi di spallamento portati dallo stelo, per tenere normalmente distanziati detti organi di contatto, in detta seconda posizione operativa.
6. 6. Dispositivo secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di comando comprendono un attuatore elettromagnetico, del quale detto stelo costituisce l'ancora, atto ad attrarre lo stelo quando è eccitato per spostare il medesimo in senso tale da comprimere detta molla e portare detti organi di contatto in detta prima posizione operativa.
7. 7. Dispositivo secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che i detti primi mezzi di spallamento sono costituiti dal detto attuatore elettromagnetico.
8. 8. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto involucro è provvisto di rispettivi morsetti costituenti in uso i detti opposti capi della detta linea elettrica; detti morsetti essendo elettricamente connessi a detti organi di contatto mediante elemento conduttori flessibili.
9. 9. Dispositivo per interrompere forti correnti in una linea elettrica, sostanzialmente come descritto ed illucon riferimento ai disegni annessi