ITMI970857A1

ITMI970857A1 - Serbatoio di gas liquidi per autoveicoli con sistema di tiranti interni a frattura prestabilita

Info

Publication number: ITMI970857A1
Application number: IT97MI000857A
Authority: IT
Inventors: Ippolito Antonino D
Original assignee: Dav D Ippolito Antonino
Priority date: 1997-04-14
Filing date: 1997-04-14
Publication date: 1998-10-14
Also published as: EP0975481A1; DE69707926D1; HUP0002946A3; HUP0002946A2; ATE207822T1; EP0975481B1; WO1998046443A1; AU3272297A; PL336209A1; IT1291560B1

Description

D E S C R I Z I O N E

Descrizione dell’ INVENZIONE INDUSTRIALE dal titolo:

“SERBATOIO DI GAS LIQUIDI PER AUTOVEICOLI, CON SISTEMA DI TI-RANTI INTERNI A FRATTURA PRESTABILITA”

Sono noti i serbatoi per gas liquidi per autoveicoli in specie di forma piatta ottenuta a secondo dei casi con uno schiacciamento geometrico di strutture cilindriche o sferiche o toroidali o elissoidich'e o altre possibili.

La forma piatta consente un più facile alloggiamento all’interno dell'autoveicolo potendo occupare spazi normalmente inutilizzati o anche utilizzati per altri scopi come lo spazio previsto per la ruota di scorta.

Ovviamente il principale requisito che deve presentare il serbatoio è quello della sicurezza tenendo presente la possibilità, anche per cause anomali, che la pressione superi i valori normali.

E’ quindi necessàrio costruire i serbatoi con strutture robuste e dimensionate tenendo conto di tali anomali aumenti della pressione che pur essendo in genere molto rari non possono essere sottovalutati e ne trascurati.

Ne derivano pesi, ingombri e costi maggiori di quelli che consentirebbe una progettazione che fosse riferita ai soli valori normali.

In particolare la comunità Europea ha emanato un regolamento (F 67) concernente anche le disposizioni per la costruzione di serbatoi di gas GPL per l'alimentazione dei motori degli autoveicoli e che in queste disposizioni tecniche oltre alle specifiche del materiale, tipo di acciaio, raggi di curvatura dei fondelli, categoria dei serbatoi ecc., c'è una disposizione tecnica che impone la prova distruttiva di un pezzo per un lotto di 200.

Con tale prova distruttiva si devono accertare, oltre a diversi dati tecnici, anche la stabilità del recipiente a 4500 Kpa, la rottura ad un valore non inferiore a 10.125 Kpa e la dilatazione volumetrica del 17% al momento della rottura.

Attualmente nessuno dei serbatoi circolari, toroidali, ellittici o comunque di forma appiattita ha potuto ottenere l'omologazione Europea (E67), in quanto non si riesce ad ottenere e conciliare il dato di stabilità a 4500 Kpa con quello di dilatazione volumetrica.

Il ritrovato in oggetto utilizzando le caratteristiche della forma piatta risolve il problema sin’ora insolubile di concepire una struttura che pur riferita ai valori normali di pressione offra al tempo stesso la massima sicurezza nel caso di aumenti anomali nella pressione stessa, così come verrà qui di seguito illustrato.

Oggetto del ritrovato è un serbatoio di gas liquidi, piatto, per autoveicoli ottenuto da due calotte contrapposte col legate internamente da un sistema assiale di tiro con uno o più tiranti.

Tali tiranti sono ottenuti con materiale e con un dimensionamento della loro sezione trasversale minima complessiva, predeterminati, in modo da consentire nel caso di un anomalo aumento della pressione del gas la loro spontanea rottura ed in conseguenza la libera deformazione assiale verso l'esterno del serbatoio ed un aumento volumetrico compensativa del detto anomalo aumento della pressione del gas.

In un tipo d’attuazione le due calotte contrapposte presentano un grande foro centrale chiuso, con saldature, da una flangia con pareti troncoconiche concave verso l'interno.

II tirante del sistema di tiro è ottenuto da un corpo tubolare assiale, le cui estremità sono saldate a dette flange, che presenta in corrispondenza di un piano geometrico trasversale di mezzeria, corrispondente alla zona trasversale di minima sezione, una serie di fori, a pari distanza angolare. A secondo dei casi il corpo tubolare può essere cilindrico o può presentare una doppia conicità simmetrica, progressiva, divergente con bordi alle due estremità sostanzialmente paralleli alle pareti coniche delle flange.

In un altro tipo d’attuazione il sistema di tiro è ottenuto da una serie di astine parallele giacenti, a pari distanza angolare, su un superficie cilindrica geometrica assiale che attraverse le flange in corrispondenza delle pareti troncoconiche, le cui estremità sono collegate a tali flange mediante saldature.

In un altro tipo d’attuazione le due calotte contrapposte presentano al centro una depressione con pareti arcuate, fornite di un foro centrale.

Il tirante del sistema di tiro è costituito da una astina fornita di due testine d'estremità con punte che penetrano rispettivamente nell’uno e nell’altro dei detti fori delle calotte, rimanendo stabilizzate da saldature predisposte sui bordi dei detti fori in corrispondenza della base, di diametro maggiore, delle dette punte.

Tale astina è fornita d’una zona di mezzeria di minima sezione ottenuta da un canale anulare.

A secondo dei casi le punte delle testine dell'astina sono costituite da prolungamenti dell’astina stessa dopo l’attraversamento di un anello saldato all’astina in prossimità di tali punte oppure sono costituite da prolungamenti dell’astina alle sue due estremità, di diametro minore di quello dell’astina stessa.

In un altro tipo d’attuazione le due calotte contrapposte presentano al centro una depressione verso l’interno con pareti arcuate, fornita di un foro centrale.

il tirante del sistema di tiro è costituito da una astina che attraversa i detti fori e che è fornita alle due estremità rispettivamente d’una testina e d’una controtestina troncoconiche, contrapposte che si alloggiano esternamente sulle pareti della detta depressione delle calotte.

Tali testina e controtestina presentano fiancate concave sostanzialmente con la stessa curvatura delle pareti arcuate della depressione stessa con diametro minino corrisopndente al diametro di tali fori e diametro massimo pressocchè corrispondente alla sezione trasversale geometrica della detta depressione in corrispondenza dell’estremità libera delle dette testina e controtestina.

La detta astina presenta una zona di mezzeria di minima sezione ottenuta da un canale anulare.

In un altro tipo d'attuazione i tiranti del sistema di tiro sono due barrette, a

forma di “U”, incrociate nel fondo e con estremità che passando attraverso

appositi fori delle calotte, fuoriescono sul loro piano esterno dove sono fissate con saldature.

Sono evidenti i vantaggi dell'invenzione.

Poiché un aumento anomalo della pressione determina spontaneamente la

rottura dei tiranti del sistema di tiro interno consentendo la deformazione

verso l’esterno delle due calotte con un aumento volumetrico compensativo

dell’aumento della pressione, è possibile progettare la struttura del serbatoio riferita ai valori normali di pressione e non a quelli molto più alti che si

possono verificare, anche se raramente, per cause imprevedibili o comunque eccezionali.

Il serbatoio risulta quindi più leggero, meno ingombrante e meno costoso di

quelli attuali dato che i sistemi di tiro descritti sono ottenuti con mezzi

semplici, leggeri, poco ingombranti e perfettamente inseribili all’interno del

serbatoio.

In sintesi il serbatoio oggetto dell’invenzione risulta di semplice costruzione, poco ingombrante, leggero, di costo limitato specie in relazione alla ' praticamente assoluta sicurezza d’esercizio.

In particolare mediante la presente invenzione i serbatoi piatti superano gli

attuali limiti imposti dal regolamento E 67 e raggiunge valori di dilatazione

volumetrici non inferiori al 35%.

Le caratteristiche e gli scopi del ritrovato risulteranno ancora più chiari

dagli esempi d’attuazione che seguono corredati da figure schematiche .

Fig. 1 ) Serbatoio per gas liquidi a doppia calotta, con flange centrali interne, concave, contrapposte e tirante interno tubolare cilindrico, in sezione diametrale

Fig. 2) Idem come sopra in sezione, in sezione esplosa

Fig. 3) Serbatoio per gas liquidi a doppia calotta, con flange centrali interne, concave contrapposte e tirante interno tubolare a doppia conicità simmetrica, progressiva, divergente, in sezione diametrale

Fig. 4) Serbatoio per gas liquidi a doppia calotta, con flange centrali interne concave, contrapposte e tirante interno ottenuto da una serie di astine parallele giacenti su un cilindro geometrico assiale

Fig. 5) Serbatoio per gas liquidi a doppia calotta e tirante interno ottenuto da una astina con doppia testina di diametro minore, in sezione diametrale Fig. 6) Serbatoio per gas liquidi a doppia calotta e tirante interno ottenuto da una astina con doppia testina a diametro minore, in sezione diametrale Fig. 7) Serbatoio per gas liquidi a doppia calotta e tirante interno ottenuto da una astina interna con testina e controtestina esterne

Fig. 8) Serbatoio per gas liquidi a doppia calotta, con tirante interno ottenuto da una coppia di ganci incrociati

Il serbatoio 10 comprende una calotta 11 ed una calotta 11’ con bordo 12 applicato con saldatura 13, associate mediante saldatura 14 sui bordi. Le calotte presentano grandi fori assiali 15, 15’ sui bordi dei quali sono applicate, mediante saldature 20, le flange troncoconiche 16, 16' con parte centrale piana 17 e bordi 18 a conicità minore e con sede anulare 19, contrapposte specularmente.

Nella parte sinistra della fig. 1) è indicata una variante col bordo 12' in pezzo unico con la calotta 11'.

La calotta inferiore 11’ presenta un ugello 21 saldato in corrispondenza della sua periferia.

Le due calotte sono col legate internamente al centro mediante saldature 24 da un tirante 22 tubolare cilindrico.

La forza di reazione di tale tirante 22 è regolata da una serie di fori 23 passanti predisposti pressocchè a metà altezza del tirante stesso.

Quando la pressione interna supera un prefissato valore, il tirante 22 si rompe in corrispondenza dei fori 23 consentendo una espansione del gas ed evitando quindi l’esplosione del serbatoio.

La fig. 3) Illustra un serbatoio 30 sostanzialmente eguale al serbatoio 10 già descritto con la differenza che le due calotte 11 , 11' sono collegate internamente, mediante saldature 33, da un tirante 31 tubolare a doppia conicità simmetrica, progressiva divergente.

Sono parimenti presenti i fori 32 di mezzeria.

La fig. 4) presenta un serbatoio 40 sostanzialmente similare ai serbatoi 10, 30 con la differenza che le due calotte 11, 11’ sono collegate da un sistema di tiranti 41 paralleli all’asse del serbatoio e giacenti su una superficie ciiindrica geometrica assiale che passa in corrispondenza della superficie troncoconica delle flange contrapposte.

I detti tiranti sono fissati alle flange mediante le testine d’estremità 42 e le saldature 43, 44.

Quando la pressione interna supera un determinato valore i tiranti 41 si rompono consentendo una espansione del gas ed evitando quindi l’esplosione del serbatoio.

La fig. 5) illustra un serbatoio 50 ottenuto da due calotte 51 , 51’ sostanzialmente eguali alle calotte precedentemente descritte 11 , 11’ con la differenza che presentano un piccolo foro assiale 52, 52’.

Tali calotte sono collegate assialmente da un tirante 55 formato da una astina con doppia testina 56, 56’ di diametro maggiore, ottenuta con due anelli saldati in 53 e con un canale 58 anulare di mezzeria.

I bordi dei fori assiali 52, 52’ sono collegati alla astina 55 in corrispondenza delle testine 56, 56’ mediante saldature 57.

Quando la pressione interna supera un determinato valore il tirante 55 si rompe in corrispondenza del canale 58 consentendo una espansione del gas ed evitando quindi Tesplosione del serbatoio.

La fig. 6) illustra un serbatoio 60 sostanzialmente eguale al precedente con la differenza che le due calotte 51, 51’ sono collegate da un tirante 61 centrale con doppia testina di diametro minore rispettivamente 62 e 62’ e con un canale 63 anulare di mezzeria.

I bordi dei fori 52, 52’ delle calotte 51 , 5T sono saldati alla base di tali tesiine mediante saldatura 64.

Quando la pressione interna supera un determinato valore il tirante 61 si rompe in corrispondenza del canale 63 consentendo una espansione del gas ed evitando quindi l’esplosione del serbatoio.

La fig. 7) illustra un serbatoio 70 sostanzialmente eguale al precedente con la differenza che il tirante interno è costituito da una astina 71 con filetto 72, testina 73 e controtestina 76 avvitata.

Tale testina 73 presenta una estremità piatta 74 ed un corpo conico con concavità interna 75 sostanzialmente combaciante con la convessità delle calotte 51, 5T in corrispondenza dei fori centrali 52, 52'.

La controtestina 76 presenta il filetto 77 in un foro assiale cieco e parimenti una estremità piatta 78 e un corpo conico con concavità 79 anch’essa sostanzialmente combaciante con la convessità delle calotte 51 , 51'.

Quando la pressione interna supera un determinato valore l’astina 71 si rompe consentendo una espansione del gas ed evitando quindi l'esplosione del serbatoio.

La fig. 8) illustra un serbatoio 80 ottenuto da due calotte 81 e 8T collegate da saldature perimetrali 82 e da un tirante assiale ottenuto da due barrette 83, 83' ad “U" con le estremità che, passando rispettivamente attraverso fori 84, 85 e 84’, 85’ fuoriescono sul piano esterno delle calotte dove sono fissate con le saldature 86.

Tali barrette sono incrociate cosi come è chiaro dalla figura, nella loro parte centrale 87, 87’.

La calotta inferiore 8T presenta un ugello 88 saldato in corrispondenza della sua periferia.

Quando la pressione interna supera un determinato valore l’uno o l’altro dei ganci o entrambi si rompono pressocchè nella loro parte centrale consentendo una espansione del gas ed evitando quindi l'esplosione del serbatoio.

Dato che il ritrovato in oggetto è stato descritto e rappresentato solamente a titolo di esempio indicativo e non limitativo e per la dimostrazione delle sue caratteristiche essenziali, si intende che potrà subire numerose varianti a seconda delle esigenze industriali, commerciali ed altro, nonché includere altri sistemi a mezzi il tutto senza uscire dal suo ambito.

Pertanto deve essere inteso che nella domanda di privativa sia compresa ogni equivalente applicazione dei concetti ed ogni equivalente prodotto attuato e/o operante secondo una o più qualsiasi delle caratteristiche indicate nelle seguenti rivendicazioni.

Claims

R I V E N D I C A Z I O N I 1) Serbatoio di gas liquidi, piatto, per autoveicoli caratterizzato da ciò che è ottenuto da due calotte contrapposte collegate internamente da un sistema assiale di tiro con uno o più tiranti ottenuti con materiale e con un dimensionamento della loro sezione trasversale minima complessiva, predeterminati, tale materiale e tale dimensionamento, in modo da consentire nel caso di un anomalo aumento della pressione del gas la rottura spontanea di detti tiranti ed in conseguenza la libera deformazione assiale verso l’esterno del serbatoio ed un aumentovolumetrico, compensativo del detto anomalo aumento della pressione del gas.
2) Serbatoio come alla rivendicazione 1), caratterizzato da ciò che le due calotte contrapposte presentano due grandi fori centrali chiusi con saldature da una flangia con pareti troncoconiche concave verso l'interno, essendo il sistema di tiranti ottenuto da un corpo tubolare assiale le cui estremità sono saldate a dette flange, che presenta in corrispondenza di un piano geometrico trasversale di mezzeria, corrispondente alla zona trasversale di minima sezione, una serie di fori, a pari distanza angolare.
3) Serbatoio come alla rivendicazione 2), caratterizzato da ciò che il corpo tubolare è cilindrico.
4) Serbatoio come alla rivendicazione 2), caratterizzato da ciò che il corpo tubolare presenta una doppia conicità simmetrica, progressiva, divergente con bordi alle due estremità sostanzialmente paralleli alle pareti coniche delle flange.
5) Serbatoio come alla rivendicazione 1), caratterizzato da ciò che le due calotte contrapposte presentano due grandi fori centrali chiusi, ognuno con saldature, da una flangia troncoconica concava verso l'interno, essendo il sistema di tiro ottenuto da una serie di astine parallele giacenti, a pari distanza angolare, su un superficie cilindrica geometrica assiale che attraverse le flange in corrispondenza delle pareti troncoconiche, le cui estremità. sono collegate a tali flange mediante saldature.
6) Serbatoio come alla rivendicazione 1 ), caratterizzato da ciò che le due calotte contrapposte presentano al centro una depressione verso l'interno con pareti arcuate, fornite di un foro centrale, essendo il tirante del sistema di tiro costituito da una astina fornita di due testine d’estremità con punte che penetrano rispettivamente nell'uno e nell'altro dei detti fori per le calotte, rimanendo stabilizzate le saldature predisposte sui bordi dei detti fori in corrispondenza della base, di diametro maggiore, delle dette punte, essendo tale astina fornita d’una zona di mezzeria di minima sezione trasversale ottenuta da un canale anulare.
7) Serbatoio come alla rivendicazione 6), caratterizzato da ciò che le punte delle testine dell’astina sono costituite da prolungamenti dell'astina stessa dopo l’attraversamento di un anello saldato all’astina in prossimità di tali punti.
8) Serbatoio come alla rivendicazione 6), caratterizzato da ciò che le punte della testina dell’astina sono costituite da prolungamenti dell’astina alle sue due estremità, di diametro minore di quello dell’astina stessa.
9) Serbatoio come alla rivendicazione 1 ), caratterizzato da ciò che le due calotte contrapposte presentano al centro una depressione con pareti arcuate, fornita di un foro centrale, essendo il tirante del sistema di tiro costituito da una astina interna fornita alle due estremità rispettivamente d’una testina e d’una controtestina troncoconiche, contrapposte, che si alloggiano esternamente sui bordi dei fori di tali depressioni presentando fiancate concave sostanzialmente con la stessa curvatura delle pareti arcuate delle depressioni stesse un diametro minino corrisopndente al diametro di tali fori ed un diametro massimo corrispondente alla sezione trasversale geometrica della depressione stessa in corrispondenza dell’estremità libera delle dette testina e controtestina.
10) Serbatoio come alla rivendicazione 1 ), caratterizzato da ciò che i tiranti sono due, a forma di “U”, incrociati nel fondo e con estremità che passando attraverso appositi fori delle calotte fuoriescono sul loro piano esterno dove sono fissate con saldature.