ITTO970026A1 - Dispositivo elettromeccanico e relativo metodo di isolamento - Google Patents

Description

Descrizione dell'invenzione industriale dal titolo:

“DISPOSITIVO ELETTROMECCANICO E RELATIVO METODO DI ISOLAMENTO”

RIASSUNTO

Viene descritto un dispositivo elettromeccanico (1), in particolare un dispositivo di attuazione, comprendente dei componenti elettrici (7,10,11,12) soggetti a tensione elettrica, i quali sono posti, entro un involucro (2), in prossimità di organi meccanici mobili (3,8,9).

Secondo l’invenzione, l’isolamento dall’ambiente di detti componenti elettrici (7, 10, 11, 12) viene realizzato per mezzo di un materiale espandente immesso in detto involucro (2), in particolare un elastomero siliconico del tipo atto a reticolare formando una schiuma protettiva (S).

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un dispositivo elettromeccanico, quale ad esempio un dispositivo di attuazione, come al preambolo della rivendicazione 1, e ad un metodo per isolare dall’ambiente componenti di un dispositivo elettromeccanico, come al preambolo della rivendicazione 15.

Sono noti dispositivi elettromeccanici comprendenti un involucro entro il quale sono contenuti, spesso in prossimità tra loro, dei componenti elettrici e degli organi meccanici mobili o cinematismi; si pensi ad esempio ai dispositivi di attuazione di tipo elettrotermico, impiegati in vari settóri, tra i quali quello degli elettrodomestici e quello del condizionamento ambientale.

Tali dispositivi elettrotermici comprendono solitamente un involucro esterno, ad esempio realizzato in materiale termoplastico, entro il quale sono contenuti un termoattuatore e, almeno parzialmente, un albero mobile di azionamento. Il termoattuatore comprende un corpo in materiale elettricamente e termicamente conduttivo (ad esempio acciaio), contenente un materiale termicamente dilatabile (quale ad esempio della cera) in cui e’ immerso un elemento spintore scorrevole; il detto corpo è a contatto con un riscaldatore elettrico, tipicamente costituito da un resistore a coefficiente di temperatura positivo PTC, alimentato elettricamente tramite due terminali.

In presenza di tensione elettrica ai terminali di alimentazione, il riscaldatore genera calore e provoca la dilatazione del materiale termicamente dilatabile; tale dilatazione provoca lo spostamento lineare dello spintore verso l'estemo del corpo del termoattuatore; la spinta prodotta dallo spintore viene quindi trasferita al citato albero, che si muove linearmente fino al raggiungimento di ima posizione stabile di lavoro, generalmente determinata da un fine corsa meccanico previsto alTintemo dell’involucro del dispositivo. Al cessare dell’ alimentazione elettrica, il riscaldatore si raffredda ed il materiale termodilatabile si contrae, provocando il ritorno dello spintore e dell’albero nelle rispettive posizioni iniziali di riposo, con l'ausilio di un elemento elastico di richiamo, quale una molla.

Alla base della presente invenzione vi è il riconoscimento del fatto che, in talune applicazioni, i componenti elettrici di taluni dispositivi elettromeccanici potrebbero essere soggetti a rischi di malfunzionamento, dovuti all’aggressione operata da agenti esterni presenti nell’ambiente.

Ciò può ad esempio avvenire nel caso dell’impiego dei citati attuatoli termoelettrici in impianti di ventilazione o depurazione dell’aria, quando nell’aria da convogliare o depurare sono presenti degli agenti aggressivi o sostanze contaminanti, che possono favorire lo sviluppo di scariche elettriche, 0 di dispersioni o sovraassorbimenti di energia elettrica, o dei cortocircuiti, con conseguenti guasti al dispositivo stesso.

Un altro campo di impiego critico è quello degli apparati elettrodomestici, ove i citati attuatori termoelettrici possono trovarsi in prossimità di distributori di acqua e/o detersivi, le cui eventuali perdite potrebbero determinare la citata contaminazione, con i conseguenti effetti dannosi sul dispositivo.

In tali circostanze, l’applicazione di dispositivi di attuazione controllati elettricamente, diventa quindi problematica, soprattutto quando tali dispositivi debbono essere di· dimensioni contenute, sicché le parti elettriche sono necessariamente in prossimità delle parti meccaniche mobili.

Apparentemente, per ovviare a tale problema, sarebbe sufficiente rendere ermetico l’involucro del dispositivo, ove si trovano i componenti elettrici sotto tensione.

Gli involucri dei dispositivi di attuazione di tipo comunemente impiegato non sono tuttavia di per sé atti a garantire tale tenuta rispetto all’ambiente, a causa della presenza di aperture, necessarie per consentire la fuoriuscita di organi meccanici di movimento, o di fessure, dovute ad un non perfetto accoppiamento dei particolari costituenti l’involucro esterno (si noti a tale scopo che tali particolari sono comunemente soggetti ai ritiri e/o tensionamenti durante il ciclo di stampaggio del materiale termoplastico).

La realizzazione di appositi involucri a tenuta ermetica, ad esempio tramite l’inserimento di guarnizioni perimetrali, aumenterebbe gli ingombri del dispositivo e complicherebbe oltremodo il processo produttivo del dispositivo stesso, con conseguenti aumenti dei tempi e dei costi di realizzazione.

Una possibile alternativa sarebbe quindi quella di iniettare all’interno dell’involucro del dispositivo elettromeccanico un idoneo materiale, atto ad isolare rispetto all’ambiente i componenti interni soggetti a tensione elettrica; anche tale soluzione si dimostra tuttavia problematica.

Una prima difficoltà è ad esempio dovuta alla necessità di rivestire completamente i particolari elettrici del dispositivo, senza però determinare interferenze con il movimento degli organi meccanici, posti nelle immediate vicinanze; una ulteriore difficoltà consiste nella necessità di avere un rapido riempimento della zona da isolare, al fine di consentire un processo di produzione automatizzato (comunemente dell’ordine di pochi minuti secondi). Il materiale di riempimento dovrebbe inoltre essere atto ad indurirsi molto rapidamente, per poter consentire una immediata manipolazione del dispositivo e per evitare trafilamenti dalle giunzioni del relativo involucro. Il detto materiale di riempimento dovrebbe infine essere facilmente asportabile, nel caso di accidentale fuoriuscita dall’involucro in fase di iniezione.

Va poi considerato che, nel caso di isolamento di dispositivi elettrotermici, il materiale di riempimento dovrebbe essere atto a resistere per lungo tempo a temperature elevate, che nel caso dei termoattuatori sono comunemente di circa 200°C.

Al fine di meglio evidenziare le problematiche alla base della presente invenzione, si farà nel seguito riferimento ad un dispositivo elettromeccanico di tipo termico, ossia un termoattuatore, il quale raggruppa appunto un insieme di caratteristiche sfavorevoli all’utilizzo dei materiali classici di riempimento e/o isolamento, in seguito citati.

Sono note delle resine impiegate per isolare dall’ambiente circuiti elettronici, le quali vengono solitamente colate a temperatura ambiente entro un involucro contenente il circuito.

In differenti applicazioni, altre resine vengono invece iniettate ad alta temperatura ed in forma fluida all’interno di un corpo, o di imo stampo, e si induriscono rapidamente raffreddandosi; altre resine vengono invece miscelate a temperatura ambiente con un elemento catalizzatore, atto a determinare una rapida reticolazione o indurimento della resina; ulteriori tipi di resine vengono invece iniettate a temperatura ambiente e poi indurite, tramite un apporto esterno di calore o raggi ultravioletti.

Le dette resine possono inizialmente presentarsi come una sostanza fluida o viscosa che, dopo la reticolazione o trasformazione, diventa un materiale molto duro e vetroso.

Come già detto, le resine con una bassa temperatura di lavoro non possono essere utilizzate nel caso di un termoattuatore, in quanto esse verrebbero degradate dalla elevata temperatura degli elementi riscaldanti. Per tale applicazione non risultano inoltre idonee le resine che, dopo la trasformazione, diventano molto rigide, poiché esse non consentono dilatazioni meccaniche; si pensi ad esempio al riscaldatore elettrico di un termoattuatore, il quale tende a dilatarsi durante il funzionamento in temperatura: in caso di impiego di resine rìgide, il riscaldatore risulterebbe sollecitato meccanicamente dalla propria espansione, col rischio di rotture (i PTC, che sono solitamente realizzati in materiale ceramico, sarebbero per tale motivo soggetti a rotture).

Le resine presentano comunque in genere una massa molto compatta che tende ad incollare o bloccare tutti i particolari con cui essa viene a contatto; in caso di anche minimi di errori di dosaggio del materiale iniettato, vi sarebbero quindi rìschi di inceppamento degli organi mobili o cinematismi di attuazione presenti all’ interno dell’involucro del dispositivo.

Tale rischio di inceppamento è accentuato dal fatto che detto riempimento deve essere effettuato molto rapidamente tramite sistemi automatici, iniettando piccole ma precise quantità di materiale.

L’eventuale utilizzo di materiali di riempimento molto fluidi consentirebbe un rapido riempimento, ma presenterebbe il rischio di trafilamento dalle giunzioni dell’ involucro; dall’altro lato, l’utilizzo di materiali poco fluidi aumenterebbe il tempo del ciclo di produzione, poiché in tal caso si renderebbe necessaria una attesa maggiore, per ottenere un corretto assestamento del materiale isolante all’interno dell’involucro.

Per realizzare l’isolamento dall’ambiente sono anche note delle resine siliconiche che, qualora iniettate nell’involucro di un dispositivo di attuazione, non determinerebbero tensionamenti in temperatura, vista una certa loro elasticità, e non sarebbero soggette a degrado nel caso di impiego ad alte temperature.

Tuttavia, per la loro natura, anche i siliconi tenderebbero a fuoriuscire dall’involucro, con la necessità di una successiva asportazione, abbastanza complessa, dei residui dalla superficie dell’involucro.

Per evitare tale problema, si potrebbero in teoria impiegare dei siliconi ad indurimento rapido; tuttavia, in questo caso, il silicone iniettato non avrebbe tempo sufficiente ad insinuarsi in modo completo entro la parte dell’ involucro (solitamente di geometria complessa) che alloggia i componenti sotto tensione elettrica; l’isolamento di tali componenti dall’ambiente non potrebbe quindi essere garantito.

Dall’altro lato, se si volesse iniettare con forza un silicone rapido all’interno dell’involucro del dispositivo di attuazione, vi sarebbe il rischio di determinare delle infiltrazioni tra i particolari meccanici, con conseguente grippaggio dei medesimi.

Si tenga infine presente che la massa del materiale di riempimento potrebbe operare da dissipatore di temperatura o da volano termico, in funzione delle caratteristiche termiche del materiale, ed in tale ottica potrebbe influenzare negativamente la precisione di funzionamento del dispositivo; ad esempio, nel caso di una resina dotata di una elevata dissipazione termica, i tempi di riscaldamento di un termoattuatore risulterebbero prolungati, ed la risposta del dispositivo sarebbe quindi complessivamente più lenta.

Sono poi noti materiali isolanti di tipo espandente, ad esempio utilizzati nella coibentazione di frigoriferi, o per sigillare le condutture elettriche di edifici, o per proteggere dalle vibrazioni centraline elettroniche di autoveicoli; tali materiali espandenti sono tuttavia impiegati per l’isolamento di dispositivi che non sono dotati di organi meccanici soggetti a movimentazioni.

Riassumendo, quindi, i materiali solitamente utilizzati per isolare dall’ambiente i particolari soggetti a tensione elettrica non si dimostrano idonei per l’impiego in dispositivi elettromeccanici del tipo citato, ossia del tipo comprendenti un involucro entro il quale sono contenuti sia dei componenti elettrici che degli organi meccanici mobili, per i seguenti motivi: - la presenza di aperture o fessure nell’ involucro del dispositivo di attuazione sconsiglia l’iniezione di un materiale isolante dei tipi citati, a causa del fatto che una sua parte potrebbe fuoriuscire, con conseguente necessità di una laboriosa e, in ultima analisi, costosa, asportazione dei residui;

- la realizzazione del dispositivo di attuazione dovrebbe avvenire nel minor tempo possibile, ed in ogni caso la fase di isolamento dei componenti elettrici dall’ambiente dovrebbe avere una durata compatibile con le altre fasi del ciclo di produzione (alcuni minuti secondi);

- il materiale isolante iniettato dovrebbe poter fluire all’interno dell’involucro del dispositivo in modo uniforme, così da garantire la copertura certa dei componenti elettrici che necessitano di essere isolati dall’ambiente;

- il fatto che i componenti elettrici da isolare si trovino entro l’involucro del dispositivo, in prossimità a parti meccaniche di movimento, rende rischiosa l’iniezione di un materiale isolante dei tipi citati, per possibili problemi di grippaggio meccanico del dispositivo a seguito dell’ indurimento di tale materiale, in caso di anche ridotte imprecisioni in fase di iniezione;

- per i dispositivi basati su cicli di riscaldamento e di raffreddamento, il materiale isolante utilizzato non dovrebbe operare da dissipatore o volano termico, per evitare di influenzare i tempi di risposta e quindi la precisione di funzionamento del dispositivo stesso;

- il materiale isolante utilizzato non dovrebbe essere soggetto a degrado, nel caso in cui il dispositivo di attuazione sviluppi alte temperature di lavoro (come nel caso di termoattuatori);

- il materiale isolante utilizzato non dovrebbe infine essere rigido, al fine di evitare tensionamenti interni al dispositivo, dovuti o a dilatazione dei componenti elettrici o a dilatazione dello stesso materiale isolante in temperatura.

La presente invenzione, basandosi sul riconoscimento delle problematiche suddette, si propone di realizzare un dispositivo elettromeccanico, in particolare un dispositivo di attuazione, nel quale sia garantito l’isolamento dall’ambiente di taluni suoi componenti, ma senza compromettere o influenzare negativamente il funzionamento generale del dispositivo stesso e/o rendere complicato, o lungo, o costoso, il suo ciclo di produzione industriale. Tale scopo viene raggiunto, secondo la presente invenzione, impiegando quale isolante da immettere nell’involucro del dispositivo elettromeccanico, un materiale atto a formare una struttura spugnosa o schiumosa, quindi elastica, e di ridotta resistenza a compressioni e/o trazioni meccaniche, in modo da consentire il movimento dei vari organi; detta struttura risulta inoltre di facile rottura ed asportazione, per consentire una agevole pulizia dei residui eventualmente fuoriusciti dall’involucro.

Le caratteristiche specifiche dell’invenzione vengono indicate nelle allegate rivendicazioni, che costituiscono parte integrante della presente descrizione. Ulteriori scopi, caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno chiari dalla descrizione particolareggiata che segue e dai disegni annessi, fomiti a puro titolo di esempio esplicativo e non limitativo, in cui: - la Fig. 1 rappresenta una vista laterale di un dispositivo di attuazione;

- la Fig. 2 rappresenta una sezione del dispositivo di Fig. 1 secondo l'asse A-A;

- la Fig. 3 rappresenta una sezione del dispositivo di Fig. 2 secondo l'asse B-B;

- la Fig. 4 rappresenta, con una sezione simile a quella di Fig. 2, un dispositivo di attuazione realizzato in accordo alla presente invenzione; - la Fig. 5 rappresenta un ingrandimento di una parte della Fig. 4;

- la Fig. 6 rappresenta, con una sezione simile a quella di Fig. 3, un dispositivo di attuazione realizzato in accordo alla presente invenzione; - la Fig. 7 rappresenta un ingrandimento di una parte della Fig. 6;

- la Fig. 8 rappresenta, con una sezione simile a quella di Fig. 4, il dispositivo di attuazione delle Figg. 4 e 6, nel corso del primo azionamento del medesimo.

Nelle Figg. 1, 2 e 3 è rappresentato un dispositivo di attuazione termico, di realizzazione sostanzialmente nota, del tipo suscettibile di imprimere una spinta ad un organo asservito (non rappresentato), quale ad esempio un flap di un impianto di ventilazione o depurazione dell’aria, una valvola per condotti idraulici, un dispensatore di detersivi per elettrodomestici, eccetera.

Tale dispositivo di attuazione, indicato nel suo complesso con 1, comprende un involucro esterno 2, ad esempio ottenuto tramite aggancio reciproco di due semigusci 2A e 2B in materiale termoplastico; l’involucro 2 è dotato ad una sua estremità longitudinale (nel caso illustrato l’estremità superiore) di una apertura, dalla quale fuoriesce una porzione di un albero di azionamento 3. All’estremità opposta dell’involucro 2 è presente una parte flangiata 4, dotata di fori 5, tramite i quali il dispositivo 1 può essere assicurato con viti ad una parte fissa dell'apparato sul quale il dispositivo stesso viene impiegato.

Con 6 sono indicate due aperture laterali dell’involucro 2, previste per il ricircolo dell’aria, al fine di velocizzare la fase di raffreddamento di un elemento termico, di seguito descritto. Con 6 A viene invece indicata una apertura prevista per consentire lintroduzione nell’involucro 2 di un materiale di isolamento, secondo la presente invenzione.

Entro il corpo 2 è alloggiato un termoattuatore, indicato con 7 e rappresentato non sezionato, dotato di un relativo elemento spintore o pistoncino 8; un'estremità del pistoncino 8 è confinata all'interno del corpo del termoattuatore 7, mentre l'altra estremità fuoriesce dallo stesso per operare in spinta sull’albero di azionamento 3.

Il termoattuatore 7 è reso solidale, in modo noto, all’involucro 2, entro il quale è almeno parzialmente alloggiato anche l’albero 3.

L’albero 3 è mobile sotto l'azione del pistoncino 8, in contrasto all'azione di una molla 9; tale molla 9 risulta alloggiata all’interno dell’involucro 2, tra la parte superiore di quest’ultimo ed un allargamento 3 A dell'albero 3; come si nota, un'estremità dell'albero 3 risulta in contatto con il pistoncino 8, mentre l'estremità opposta fuoriesce dalla citata apertura superiore dell’involucro 2. Con 10 è indicato un elemento riscaldante per il termoattuatore 7, quale un termistore a coefficiente di temperatura positivo o PTC, e con 11 e 12 sono indicati i rispettivi terminali di alimentazione elettrica. Come si nota, i terminali 11 e 12 presentano ciascuno una porzione che risulta alloggiata entro l’involucro 2; tali porzioni intern dei terminali 11 e 12 sono dotate di rispettive lamine di contatto con l’elemento riscaldante 10 e con il corpo del termoattuatore 7, il quale è realizzato in materiale elettricamente e termicamente conduttivo; in tale modo può essere determinata una continuità elettrica tra il terminale 12, il termoattuatore 7 e l’elemento riscaldante 10.

Con 13 sono indicati dei riscontri, definiti nella parte superiore interna dell’ involucro 2, la cui funzione è quella di realizzare dei fine corsa meccanici per il movimento dell'albero 3. Con 14 sono infine indicati dei supporti, ottenuti dallo stesso materiale plastico costituente l’involucro 2, aventi la funzione di definire una sede di posizionamento per il termoattuatore 7.

Il dispositivo 1 è di tipo e funzionamento in sé noto, come descritto in apertura della presente descrizione. Pertanto, in presenza di un segnale di alimentazione sui contatti 11 e 12, l’elemento riscaldante 10 genera del calore, che viene trasferito al corpo del termoattuatore 7, in modo da provocare la dilatazione di un materiale termoespandibile (cera) contenuto all ’interno dello stesso.

Tale espansione provoca la movimentazione lineare, del pistoncino 8, che continua sino a che l’allargamento 3A dell'albero 3 non giunge in battuta sui riscontri 13; in altre parole, quindi, il termoattuatore 7 provoca una variazione della posizione relativa tra l'albero 3 e l’involucro 2.

Al cessare del segnale di alimentazione sui contatti 11 e 12, l’elemento termico 10 si raffredda, ed il pistoncino 8 e l’albero 3 ritornano alle posizioni iniziali di riposo, in virtù dell'azione della molla 9.

In talune applicazioni del dispositivo 1, gli elementi del dispositivo 1 soggetti a tensione elettrica potrebbero essere convenientemente isolati dall’ambiente, quando questo presenta degli agenti che possono causare lo sviluppo di scariche elettriche, o di dispersioni o sovraassorbimenti di energia elettrica, o dei cortocircuiti, con conseguenti rischi di guasti permanenti al dispositivo di attuazione.

Tale problema, in generale, non sussiste per la parte dei terminali 11 e 12 che si trova all’ esterno dell 'involucro 2; tali terminali sono infatti sufficientemente distanti tra loro ed in ogni caso il loro isolamento può essere realizzato inserendo sui medesimi una apposita guaina protettiva.

Il problema dell’ isolamento si presenta invece critico per le parti elettriche situate entro l’involucro 2, e cioè per la parte interna dei terminali 11 e 12, il riscaldatore 10 ed il corpo del termoattuatore 7.

Ad esempio, si consideri che nel corso del funzionamento del dispositivo 1 il corpo del termoattuatore 7 è interamente soggetto a tensione (essendo elettricamente conduttivo) e che lo spessore del riscaldatore 10 è molto ridotto (tipicamente lo spessore di un PTC in tali applicazioni è di circa 2-3 millimetri); il deposito sul PTC di un agente elettricamente conduttivo, quali ima nebbia salina o dei residui sospesi nell’aria, può quindi provocare una scarica elettrica tra il terminale 11 ed il corpo del termoattuatore 7, alimentato dal terminale 12, con conseguente cortocircuito e rottura del riscaldatore stesso. Il deposito di agenti aggressivi sugli elementi sotto tensione potrebbe poi provocare dispersioni o sovrassorbimenti di energia elettrica, che ovviamente influiscono negativamente sulle caratteristiche di funzionamento del dispositivo. A tale scopo si consideri inoltre che i PTC sono solitamente dotati di una metallizzazione, realizzata in leghe a base di argento, delle proprie due superfici piane opposte; il materiale di detta metallizzazione, in condizioni di elevata umidità ambientale e sotto l’azione di campi elettrici, tende a migrare sui bordi del riscaldatore, riducendo così la distanza di isolamento elettrico.

Secondo la presente invenzione, il necessario isolamento viene ottenuto immettendo nell’involucro 2, tramite l’apertura 6A, un materiale atto a formare una struttura spugnosa, di ridotta resistenza a trazioni e compressioni meccaniche ed in grado di resistere alle alte temperature; tale materiale può vantaggiosamente essere costituito da un elastomero siliconico espandente, ossia del tipo atto a formare una schiuma.

Nelle Figg. 4 e 6 viene appunto rappresentato, tramite due sezioni, un dispositivo di attuazione realizzato in accordo alla presente invenzione. Si noti in ogni caso che il dispositivo delle Figg. 4 e 6 corrisponde in pratica a quello delle Figg. 1-3, ma con 1’aggiunta del suddetto materiale isolante. Va a tal riguardo sottolineato come l’operazione di isolamento dall’ambiente, secondo la presente invenzione, possa essere realizzata quando entro l’involucro 2 sono già stati posizionati tutti i componenti del dispositivo 1 (e quindi con dispositivo già assemblato ed eventualmente già sottoposto ad un primo collaudo).

Il citato materiale isolante può ad esempio essere costituito da SILBIONE®, della ditta Rhóne-Poulenc, il quale è un elastomero siliconico atto a vulcanizzare a temperatura ambiente, mediante poliadduzione in pari rapporto di due componenti (noti commercialmente con i codici RTV 72572 A e RTV 72572 B), e formante una schiuma gomma; tale schiuma è molto elastica e di ridotta resistenza meccanica e può quindi essere compressa e strappata con forze meccaniche molto ridotte; ciononostante, tale schiuma è di elevata resistenza alle alte temperature di esercizio e presenta ottime caratteristiche di isolamento elettrico.

Per ulteriori informazioni su tale tipo di elastomero siliconico si rimanda in ogni caso alla relativa documentazione tecnica fornita dal produttore.

Il citato elastomero siliconico a due componenti, aventi in particolare un rapporto di miscelazione 1:1, consente l’utilizzo di un semplice miscelatore statico, ai fini dell’iniezione entro l’involucro 2. Tale miscelatore statico può essere ad esempio costituito da un tubetto in materiale termoplastico, provvisto internamente di labirinti che determinano passaggi incrociati tra i due flussi dei componenti dell’elastomero; un tale miscelatore risulta di costo estremamente contenuto e di agevole sostituzione sulle attrezzature di produzione.

I due componenti fluidi dell’elastomero vengono iniettati, in modo in sé noto e tramite l’apertura 6A, all’interno dell’involucro 2 del dispositivo di attuazione 1; tali due componenti, venendo a contatto e miscelandosi, sviluppano un gas, atto a causarne l’espansione, e reticolano formando una schiuma elastica ed avente proprietà autolubrificanti, che in figura viene indicata con S.

Si noti che, nel caso specifico, i due citati componenti sono in forma fluida e reticolano dopo circa 40 secondi dal reciproco contatto o miscelazione; pertanto, in fase di iniezione, vi è tutto il tempo necessario affinché la miscela fluida possa insinuarsi entro le parti di interesse dell’involucro 2, in modo da ricoprire con certezza tutti i componenti elettrici, ed in particolare il corpo del termoattuatore 7, il riscaldatore 10 e la parte interna dei terminali 11 e 12; si noti altresì che il tempo di formazione della schiuma S è di circa un minuto primo.

Tali tempi sono predeterminati al fine di consentire un processo di produzione con linee automatiche, atte ad assemblare ed isolare il pezzo in pochi minuti secondi (ad esempio in 5 secondi), senza causare intasamenti delle macchine di iniezione dell’elastomero siliconico e consentendo una immediata manipolazione del pezzo finito.

Nelle Figg. 4 e 6 viene rappresentata la situazione in cui la schiuma S si è già formata; come si nota, a seguito della reticolazione dei due citati componenti, la schiuma S riempie interamente la parte inferiore del dispositivo, ove sono alloggiati i componenti elettrici da isolare; dalla Fig. 4 si nota altresì come la schiuma S ricopra anche una parte dell’albero 3 e della molla 9, ossia gli organi meccanici di movimento del dispositivo 1.

Come si nota dagli ingrandimenti delle Figg. 5 e 7, la struttura. spugnosa creata dall’elastomero siliconico è di tipo reticolare, ossia definente una pluralità di celle, alcune delle quali vengono indicate con C. La presenza di tale struttura reticolare consente la facile comprimibilità della schiuma, sicché viene evitato qualsiasi tipo di tensionamento interno al dispositivo 1; la citata struttura reticolare fa inoltre si che la schiuma S sia sostanzialmente “neutra” dal punto della temperatura, in altre parole, la schiuma non opera né da dissipatore, né da volano termico.

E’ ancora più importante notare come, in corrispondenza dei punti di contatto tra la schiuma S e le superfici circostanti (si vedano ad esempio i punti di contatto tra la schiuma S e le superfici dell’involucro 2, del termoattuatore 7, del riscaldatore 10), risulti formata un pellicola uniforme e continua, indicata con P, la quale è già di per sé atta a garantire il rivestimento ermetico dei componenti elettrici dall’ambiente; tale pellicola P, sotto la spinta del gas che si sprigiona internamente alle celle C, risulta essere rapidamente ed uniformemente distribuita anche nelle cavità più difficili da raggiungere entro l’involucro 2.

Nella Fig. 8 il dispositivo 1 viene rappresentato a seguito di una sua attuazione, che si realizza in sostanza fornendo alimentazione elettca ai terminali 12 e 13; come in precedenza descritto, il riscaldatore 10 provvede in tal modo a riscaldare il materiale termoespandibile contenuto nel corpo del termoattuatore 7, in modo che lo spintore S fuoriesca dallo stesso; la spinta viene quindi trasferita all’albero 3, che si muove, in contrasto all 'azione della molla 9, sino al raggiungimento della posizione di fine corsa, che viene mantenuta in presenza di alimentazione elettrica ai terminali 11 e 12.

Come si nota dalla Fig. 8, a seguito dell’attuazione, la parte allargata 3 A dell’albero 3 provvede di fatto a dividere in due porzioni la schiuma S e precisamente una porzione superiore, che in origine si era formata superiormente alla parte 3A, ed una porzione inferiore, presente nella parte bassa dell’involucro 2 e destinata ad isolare parte dei terminali 11 e 12, il riscaldatore 10 ed il termoattuatore 7. Pertanto, a seguito della prima attuazione del dispositivo, la parte di schiuma in eccesso viene facilmente “strappata” dalla parte destinata all’isolamento vero e proprio, e poi compressa, semplicemente tramite la spinta impartita all’albero 3.

Tali caratteristiche evitano quindi rischi di inceppamento del dispositivo, poiché la parte in eccesso, o inutile, di schiuma S che si deposita sugli organi di movimento può essere strappata e/o compressa dagli stessi organi, senza influenzare il funzionamento del dispositivo.

Da quanto sopra, viene quindi meno la necessità di una alta precisione di dosaggio, poiché eventuali errori in eccesso non determinano rischi di inceppamento.

Come in precedenza accennato, l’involucro 2 può presentare delle aperture laterali (6) o più semplicemente delle possibili vie di fuga per i componenti dell’elastomero (si pensi ad esempio a fessure nei punti di unione dei semigusci 2A e 2B che formano l’involucro 2).

Anche nel caso della presente invenzione, quindi, sussiste la possibilità che parte dei componenti iniettati possano in parte fuoriuscire, dando luogo a dei residui di schiuma S che si formano sulla superficie esterna dell’involucro 2. Va tuttavia sottolineato che, a differenza delle resine e dei siliconi, la asportazione della schiuma S può essere realizzata in modo semplice e rapido, proprio in virtù del fatto che la medesima si caratterizza per ima limitata resistenza allo strappo; per tale motivo, l’asportazione può avvenire tramite una semplice spazzolatura dell’involucro 2.

Dalla descrizione effettuata risultano chiare le caratteristiche del dispositivo elettromeccanico e del metodo per isolare dall’ambiente componenti di un dispositivo elettromeccanico oggetto della presente invenzione, così come chiari risultano i suoi vantaggi. In particolare, da quanto sopra descritto, risulta chiaro come secondo la presente invenzione sia possibile realizzare un dispositivo elettromeccanico nel quale sia garantito l’isolamento dall’ambiente di taluni suoi componenti, ma senza influenzare negativamente il funzionamento generale del dispositivo stesso e/o rendere complicato, o lungo, o costoso, il suo ciclo di produzione industriale.

Ciò viene ottenuto tramite l’impiego, quale isolante, di un materiale espandente, in particolare un elastomero siliconico del tipo atto a reticolare formando una schiuma protettiva.

Tale materiale isolante risulta particolarmente adatto a consentire sia piccoli che ampi movimenti di organi meccanici del dispositivo; in particolare, piccoli movimenti sono consentiti sfruttando l’elevata elasticità e comprimibilità del materiale, mentre ampi movimenti sono permessi dalla possibilità di parziali asportazioni/lacerazioni del materiale stesso, come in precedenza descritto. Come detto, dopo il riempimento dell’involucro con il materiale isolante, gli organi meccanici del dispositivo possono facilmente strappare e comprimere il detto materiale, ripristinando le varie sedi di scorrimento o movimentazione originali; tale asportazione può avvenire anche con forze non particolarmente elevate, in quanto il materiale presenta una struttura che ne consente una facile lacerazione. L’eventuale presenza di residui mobili del materiale di riempimento lacerato non crea inconvenienti, in quanto essi risultano essere isolanti, autolubrificanti, comprimibili ed ulteriormente frantumabili.

In tale ottica, i vantaggi dell’invenzione sono quindi i seguenti:

- il materiale proposto ha ottime caratteristiche di isolamento elettrico ed è impermeabile allumidità;

- il materiale proposto è atto a garantire la completa ricopertura delle parti che necessitano di isolamento dall’ambiente e dai relativi agenti aggressori; - l’espansione del materiale consente un rapido riempimento di tutte le zone da proteggere;

- l’elasticità e la ridotta resistenza meccanica del materiale proposto evita rischi di inceppamento del dispositivo, poiché le parti in eccesso che si depositano sugli organi di movimento possono essere strappate e compresse dagli stessi organi, senza influenzare il funzionamento del dispositivo;

- alla luce del punto precedente, è anche evidente che in caso di dosaggio in eccesso del materiale, non si presentano rischi di inceppamento;

- il materiale presenta caratteristiche (viscosità, rapidità di indurimento) tali da ridurre la fuoriuscita di materiale dalle eventuali giunzioni dell’involucro;

- le parti di materiale che eventualmente fuoriescono da fessure o aperture previste nell’involucro possono essere rimosse con operazioni semplici e rapide;

- la velocità di inserimento del materiale isolante proposto è elevata e dopo un paio di minuti dall’ iniezione il pezzo può passare ad una fase di lavorazione successiva;

- l’elasticità del materiale proposto, dovuta alla sua struttura spugnosa o reticolare, evita tensionamenti intemi al dispositivo e conseguenti rotture; - il materiale proposto è termicamente “neutro”, nel senso che non opera da volano o dissipatore termico, e quindi non varia le caratteristiche del prodotto;

- il materiale proposto non si degrada alle alte temperature (nell’ordine dei 200°C) di esercizio del dispositivo, garantendo in tal modo la necessaria affidabilità nel tempo;

- il particolare tipo di isolamento consente di ottenere dei risparmi, poiché con quantità modeste di materia prima sono ottenibili elevati volumi di isolamento, proprio per la capacità del materiale di “espandersi”.

E’ chiaro che numerose varianti sono possibili per l’uomo del ramo al dispositivo elettromeccanico descritto, senza per questo uscire dagli ambiti di novità insiti nell’idea inventiva, così come è chiaro che nella pratica attuazione del trovato i vari componenti illustrati a mo’ d’esempio potranno essere sostituiti da elementi tecnicamente equivalenti.

A tal riguardo si sottolinea che nella precedente descrizione si è fatto riferimento ad un dispositivo di attuazione di tipo termico, ma è evidente che l’invenzione è direttamente applicabile a qualsiasi tipo di dispositivo elettromeccanico in cui si presenti la necessità di isolare dall’ambiente e/o dall’acqua alcuni suoi componenti interni, quando questi si trovano in prossimità a degli organi di movimento o cinematismi.

Risulta altresì chiaro che il dispositivo secondo l’invenzione potrebbe comprendere apparati elettrici e meccanici di movimento in generale, pur non comprendendo necessariamente un organo attuatore al proprio interno; dall’altro lato, l’organo attuatore potrebbero essere di tipo diverso da quelle descritto a mo’ d’esempio, quale ad esempio un elettromagnete, o un motore, eccetera; le parti elettriche potrebbero ovviamente comprendere circuiti elettronici, elettromagnetici, eccetera.

Inoltre, nell’esempio fornito, si è fatto riferimento ad un ben determinato tipo di elastomero espandente, ma è evidente che esso potrebbe essere sostituito con materiali di simili caratteristiche, compatibili con i suesposti scopi dell’invenzione.

Claims (22)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo elettromeccanico, del tipo comprendente un involucro (2) contenente dei componenti (7,10,11,12) soggetti a tensióne elettrica, che si trovano in prossimità di organi meccanici (3,9) mobili durante il funzionamento del dispositivo (1), caratterizzato dal fatto che in detto involucro è presente un materiale espandente (S) che realizza l’isolamento dallambiente di detti componenti soggetti a tensione elettrica (7, 10, 11, 12).
2. 2. Dispositivo, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti organi meccanici mobili (3,9) sono atti ad effettuare corse o movimenti ampi.
3. 3. Dispositivo, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto materiale espandente è del tipo atto a reticolare formando una schiuma, in particolare una schiuma elastica (S).
4. 4. Dispositivo, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto materiale espandente (S) è un elastomero siliconico.
5. 5. Dispositivo, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto materiale espandente (S) è atto a ricoprire rapidamente tutte le superfici di detti componenti (7, 10, 11,12) soggetti a tensione elettrica.
6. 6. Dispositivo, secondo la rivendicazione 1, caraterizzato dal fatto che detto materiale espandente (S) è impermeabile all’ umidità e/o agli agenti aggressivi o elettricamente conduttivi.
7. 7. Dispositivo, secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detto materiale espandente (S) è atto ad espandersi ed a reticolare rapidamente.
8. 8. Dispositivo, secondo almeno una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto materiale espandente o elastomero siliconico è a due componenti, detti due componenti essendo in particolare poliaddizionati con un rapporto 1:1.
9. 9. Dispositivo, secondo almeno una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto materiale espandente o elastomero siliconico è atto a reticolare, o vulcanizzare, a temperatura ambiente.
10. 10. Dispositivo, secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detta schiuma (S) è elastica e facilmente comprimibile e/o di ridotta resistenza meccanica alla lacerazione.
11. 11. Dispositivo, secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detta schiuma (S) è di elevata resistenza alle alte temperature di esercizio del dispositivo (1).
12. 12. Dispositivo, secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detta schiuma (S) è sostanzialmente “neutra” dal punto di vista termico, non operando né da dissipatore, né da volano termico.
13. 13. Dispositivo, secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detta schiuma (S) è atta a formare una pellicola uniforme e continua (P) sulle superfici circostanti.
14. 14. Dispositivo, secondo almeno una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di essere un dispositivo di tipo termico, in particolare un attuatore di tipo termico.
15. 15. Metodo per isolare dall’ambiente componenti (7,10,11,12) di un dispositivo elettromeccanico (1), in particolare componenti soggetti a tensione elettrica, ove detti componenti (7,10,11,12) sono contenuti entro un involucro (2) in prossimità di organi meccanici (3,9) mobili durante il funzionamento del dispositivo (1), caratterizzato dal fatto che è prevista l’iniezione in detto involucro (2) di un materiale espandente, in particolare del tipo atto a reticolare formando una schiuma protettiva (S).
16. 16. Metodo, secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che detto materiale espandente iniettato in detto involucro (2) è un elastomero siliconico.
17. 17. Metodo, secondo la rivendicazione 15 o 16, caratterizzato dal fatto che detto materiale espandente o elastomero siliconico è a due componenti, in particolare poliaddizionati con un rapporto 1:1.
18. 18. Metodo, secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che detto materiale espandente o elastomero siliconico viene immesso in detto involucro (2) tramite un miscelatore statico.
19. 19. Metodo, secondo almeno una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto materiale espandente o elastomero siliconico reticola, o vulcanizza, a temperatura ambiente.
20. 20. Metodo, secondo almeno una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la schiuma protettiva (S) che eventualmente fuoriesce dall’ involucro (2) viene rimossa tramite un’operazione di spazzolatura, o similare, dell’involucro (2).
21. 21. Uso di un elastomero siliconico espandente, del tipo atto a reticolare formando una schiuma protettiva (S), per isolare dall’ambiente componenti di un dispositivo di attuazione (1), in particolare componenti soggetti a tensione elettrica (7,10,11,12), ove detti componenti (7,10,11,12) sono contenuti entro un involucro (2) in prossimità di organi meccanici (3,9) mobili durante il funzionamento del dispositivo (1).
22. 22. Dispositivo e/o metodo e/o uso secondo gli insegnamenti della presente descrizione e dei disegni annessi.