ITBS20130100A1 - Pompa di raffreddamento regolabile per motore a combustione interna - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda una pompa di raffreddamento regolabile per un circuito di raffreddamento di un motore a combustione interna e il circuito di raffreddamento che la comprende.

Nel settore automobilistico e motociclistico sono già note da tempo soluzioni volte a regolare le modalità di raffreddamento del motore endotermico e/o di altri componenti compresi nei veicoli.

Nello specifico, è noto come in alcune fasi, ad esempio all’avviamento del motore, non sia necessario il raffreddamento dello stesso o lo sia in maniera ridotta.

Nelle soluzioni note, ad esempio la soluzione tutelata nel documento BS2011A000150 a nome della Richiedente, è noto inserire dei componenti regolatori che ostruiscono completamente o parzializzano il flusso di liquido refrigerante verso la girante della pompa, in maniera tale che quest’ultima movimenta solo una predefinita quantità di liquido.

Dette forme di realizzazione però sono sempre state studiate in maniera tale che l’azionamento di detti componenti regolatori, e quindi il flusso del liquido, si realizzasse direttamente sulla girante, prevedendo componenti sulla stessa e movimentati dal suo albero di rotazione o attraverso detto albero di rotazione.

Tali forme di realizzazione presentano una serie di problematiche, tra le quali il fatto che in questo modo risulta estremamente complicata la movimentazione di detti componenti regolatori, complicando, a catena, la movimentazione della girante; nello specifico ad esempio, è richiesta la produzione di un albero cavo attraverso il quale far passare i mezzi di movimentazione del componente regolatore. Inoltre, la movimentazione diretta dell’albero di rotazione della girante è difficoltosa per la presenza del componente regolatore e degli specifici mezzi che lo movimentano. Scopo quindi della presente invenzione è di fornire una pompa di regolazione che risolve detti problemi dell’arte nota.

Tale scopo è raggiunto mediante la pompa di regolazione rivendicata in rivendicazione 1, e dal circuito di raffreddamento di cui alla rivendicazione 16. Le rivendicazioni da queste dipendenti mostrano varianti di realizzazione preferite comportanti ulteriori aspetti vantaggiosi.

L’oggetto della presente invenzione è di seguito descritto nel dettaglio, con l’ausilio delle tavole allegate, in cui:

- le figure 1 e 1a sono due viste prospettiche esplose mostranti la pompa di raffreddamento regolabile oggetto della presente invenzione, in accordo ad una possibile forma di realizzazione;

- le figure 2a, 2b e 2c sono tre sezioni trasversali della pompa di cui alle figure 1 e 1a in cui la cartuccia d’otturazione compresa in detta pompa è rispettivamente in una posizione di chiusura totale, una posizione intermedia e una posizione di apertura totale;

- le figure 3 e 4 sono due viste prospettiche della cartuccia d’otturazione compresa nella pompa di raffreddamento regolabile oggetto della presente invenzione, secondo una forma di realizzazione preferita;

- le figure 5 e 5a sono rispettivamente una vista laterale e una sezione trasversale lungo l’asse cartuccia X-X della cartuccia di otturazione di cui alle figure 3 e 4.

Con riferimento alle tavole suddette, con il numero di riferimento 1 si è contraddistinta, nella sua totalità, una pompa di raffreddamento regolabile in accordo con una variante di realizzazione preferita dell’invenzione.

Preferibilmente, la pompa di raffreddamento regolabile 1 è adatta a porre in circolo una predefinita quantità di liquido refrigerante in un circuito di raffreddamento di un motore a combustione interna, ad esempio di un autoveicolo o di un motoveicolo. La pompa di raffreddamento regolabile 1 oggetto della presente invenzione è adatta a regolare il passaggio di liquido refrigerante al motore e nello specifico è adatta a movimentare una predefinita quantità di liquido in funzione delle necessità; in altre parole la pompa di raffreddamento 1 in funzione della temperatura del liquido refrigerante e della fase del motore (ad esempio se questo è in fase di avviamento o se è già a regime) permette la regolazione del quantitativo di liquido refrigerante in circolo.

Secondo una forma preferita di realizzazione la pompa 1 comprende un corpo pompa 2 comprendente a monte almeno un canale di entrata 21, 21’ e a valle un canale di uscita 22. Dal canale di entrata 21, 21’ una predefinita quantità di liquido entra nel corpo pompa 2 per poi uscire dal canale di uscita 22.

La pompa 1 comprende inoltre una girante 3 posta in una camera girante 20 ricavata nel corpo pompa 2 tra detti canali, adatta a movimentare detto liquido refrigerante attraverso il canale d’uscita 22. Preferibilmente la girante 3 è di tipo radiale, il canale d’entrata 21, 21’ giunge frontalmente alla girante radiale 3 mentre il canale di uscita 22 è posizionato tangenzialmente circonferenzialmente a questa.

Preferibilmente, il circuito di raffreddamento comprende anche un circuito di raffreddamento differenziato, ad esempio specifico per il raffreddamento di differenti componenti oltre al motore endotermico raffreddato dal circuito primario; quindi tra i canali di entrata 21 è compreso anche un canale di by-pass 21’ parte di detto circuito di raffreddamento differenziato.

Preferibilmente alla girante 3 è connesso un albero 5 adatto a porre in rotazione detta girante 3.

Secondo una forma preferita di realizzazione, infatti, ad una estremità dell’albero 5 è connessa la girante 3 mentre all’altra estremità sono connessi i mezzi di moto, ad esempio una puleggia 50 e una cinghia, come nei disegni allegati, e/o un motore elettrico (non rappresentato), o direttamente il motore elettrico regolabile in rotazione (non rappresentato).

Secondo una forma preferita di realizzazione, la pompa 1, al fine di regolare il flusso verso la girante 3, comprende mezzi di regolazione 10, adatti a regolare la portata di liquido refrigerante alla girante e quindi la circolazione nel circuito di raffreddamento, in funzione delle esigenze di raffreddamento del motore e/o preferibilmente, in funzione della temperatura del liquido refrigerante.

Secondo una forma preferita di realizzazione, i mezzi di regolazione 10 comprendono una cartuccia di otturazione 100 specifica per suddetto scopo. Nello specifico detta cartuccia 100 è traslabile assialmente ed in funzione della sua posizione assiale è adatta a regolare il passaggio di liquido refrigerante, ad esempio parzializzandolo o inibendolo.

Preferibilmente, la cartuccia 100 è posta sul lato opposto della girante 3, in altre parole sul lato opposto rispetto all’albero 5, preferibilmente almeno parzialmente nel canale di entrata 21.

In altre parole la cartuccia 100 è costituita in un unico pezzo integrale parzialmente alloggiato nella camera girante 20 e parzialmente alloggiato nel canale d’entrata 21.

Infatti, la cartuccia 100 comprende una porzione otturatore 110 interagente con il liquido refrigerante sostanzialmente alloggiata nella camera girante 20 e una porzione guida 120 sostanzialmente alloggiata nel canale di entrata 21 e con questo impegnata per la guida della traslazione della cartuccia di otturazione 100. La porzione guida 120, infatti, è adatta impegnare i bordi interni 210 del canale d’entrata 21 come guida nella traslazione.

Secondo una forma preferita di realizzazione, la camera girante 20 presenta una bocca d’entrata 20’ per la comunicazione fluidica con il canale d’entrata 21; in altre parole la camera girante 20 ha una bocca di ingresso del liquido in arrivo dal canale d’entrata. Preferibilmente quindi la cartuccia d’otturazione 100 è adatta a otturare detta bocca d’entrata 20’ o adatta, movimentata a comando, a ridurne la sezione di passaggio.

Nello specifico infatti la cartuccia 100 è traslabile tra una posizione di chiusura totale in cui la porzione otturatore 110 sostanzialmente ottura la bocca d’entrata 20’, una pluralità di posizioni intermedie nelle quali la porzione otturatore 110 è distanziata dalla bocca d’entrata 20’ e una posizione di apertura totale corrispondente al distanziamento massimo della porzione otturatore 110 dalla bocca d’entrata 20’.

Preferibilmente la porzione otturatore 110 ha dimensioni maggiori rispetto al canale d’entrata 21 ed in particolare rispetto alla bocca d’entrata 20’, cosicché in funzione della sua posizione assiale la porzione otturatore 110 è adatta ad otturare la sezione passante del canale d’entrata 21 impegnando i bordi della bocca d’entrata 20’. La porzione guida 120, invece, ha sostanzialmente dimensioni complementari al canale d’entrata 21 e si sviluppa in prossimità della sua superficie interna.

Secondo una forma preferita di realizzazione, la cartuccia d’otturazione 100 si estende in lunghezza. Preferibilmente la cartuccia d’otturazione 100 si estende con sviluppo assialsimmetrico, ad esempio intorno ad un asse cartuccia X-X.

Preferibilmente la porzione guida 120 ha sviluppo anulare.

Inoltre preferibilmente la porzione guida 120 è unita alla porzione otturatore 110 mediante nervature 122 che si estendono lungo l’asse cartuccia X-X. Tra due nervature 122 consecutive, la porzione otturatore 110 e la porzione guida 120 si individua uno spazio di passaggio 101 attraverso il quale il liquido refrigerante è adatto a passare quando la cartuccia 100 non è in posizione di chiusura totale.

Preferibilmente quindi circonferenzialmente, tra la porzione otturatore 110 e la porzione guida 120 sono presenti una pluralità di spazi di passaggio 101 intervallati dalle nervature 122.

In funzione quindi della posizione della cartuccia 100 nel canale di entrata 21, detto spazio di passaggio 101 è prospiciente alla superficie laterale del canale d’entrata 21 oppure è parzialmente o completamente nella camera girante 20.

In altre parole i bordi laterali del canale di entrata 21, in funzione della posizione assiale della cartuccia 100, fungono da “chiusa” al fluire del liquido refrigerante attraverso lo spazio di passaggio 101.

Secondo una forma preferita di realizzazione la girante 3 presenta una cavità frontale 30, centralmente ad essa, adatta ad ospitare la porzione otturatore 110 della cartuccia 100.

Preferibilmente, infatti, la cavità frontale 30 è adatta a contenere la porzione otturatore 110, parzialmente quando la cartuccia 100 è posta nelle posizioni intermedie, mentre è adatta a contenerla nella sua interezza quando la cartuccia 100 è invece posta in posizione di apertura.

Secondo una forma preferita di realizzazione i bordi laterali della cavità frontale 30 sono inoltre adatti ad essere impegnati dai lati della porzione otturatore 110 in modo tale da fungere da guida assiale.

In una forma preferita di realizzazione, la porzione otturatore 110 è sagomata in maniera tale da agevolare il flusso del liquido alla girante 3, verso il canale d’uscita 22, nelle configurazioni intermedie e di apertura totale della cartuccia di otturazione 100.

In altre parole la porzione otturatore 110 è adatta a fungere da tappo, ma anche a fungere da convogliatore di flusso essendo adatta ad indirizzare il liquido refrigerante verso la girante 3 e nello specifico verso le pale 35 della girante.

Secondo una forma preferita di realizzazione infatti, la porzione otturatore 110 comprende una superficie deviatrice 115 che si affaccia alla bocca d’entrata 20’, adatta ad indirizzare il liquido alla girante. In altre parole la superficie deviatrice 115 è inclinata rispetto alla immaginaria superficie di sezione del canale d’entrata 21 o all’area delimitata dalla bocca d’entrata 20’ in modo tale che il liquido vi scorra sopra e sia indirizzato verso la girante 3.

Preferibilmente la superficie deviatrice 115 ha angolo di inclinazione α uguale all’angolo di attacco α’ delle pale 35 della girante 3.

Secondo una forma preferita di realizzazione detta superficie deviatrice 115 è conica o troncoconica.

Secondo una forma preferita di realizzazione inoltre, i mezzi di regolazione 10 comprendono mezzi di rilevazione 200 sensibili alla temperatura del liquido e mezzi di comando 300 operativamente connessi con detti mezzi di rilevazione e con la cartuccia d’otturazione 100 in modo tale da movimentarla in funzione dell’azione della temperatura sui mezzi di rilevazione 200.

In altre parole, i mezzi di rilevazione 200 sono adatti ad avere almeno una propria porzione a contatto con il liquido refrigerante per essere influenzabile dalla temperatura di questi.

In funzione della temperatura alla quale sono soggetti i mezzi di rilevazione 200, mediante i mezzi di comando 300 è comandato il posizionamento della cartuccia d’otturazione 100 in una posizione preferita tra quelle che detta cartuccia 100 è adatta ad assumere, e quindi permettere, parzializzare o inibire il passaggio del liquido refrigerante verso la girante 3.

Preferibilmente, i mezzi di comando 300 comprendono un’asta di comando 310 movimentabile in traslazione, fissata alla cartuccia d’otturazione 100 in maniera tale che alla movimentazione dell’asta 310 corrisponde la movimentazione della cartuccia d’otturazione 100.

Preferibilmente infatti detta asta di comando 310 ha un’estremità connessa alla cartuccia 100 mentre l’altra estremità è operativamente connessa ai mezzi di rilevazione 200.

Secondo una forma preferita di realizzazione detta asta di comando 310, connessa alla cartuccia 100, si estende lungo detto asse cartuccia X-X; preferibilmente l’ asta di comando 310 è adatta ad essere fissata affacciata alla superficie deviatrice 115.

Inoltre, in una forma preferita di realizzazione, i mezzi di rilevazione 200 comprendono mezzi elastici di richiamo 210, ad esempio molle a compressione, come molle elicoidali o una o più molle a tazza, adatti ad agire sull’asta di comando 310 per mantenere i mezzi di comando 300 attivi, ossia per mantenere la cartuccia 100 nella posizione di chiusura. In funzione della temperatura del liquido refrigerante quindi i mezzi di rilevazione 200 sono adatti a vincere la forza dei mezzi elastici di richiamo 210 movimentando l’asta di comando 310.

Secondo una forma preferita di realizzazione, i mezzi di regolazione 10 comprendono un termostato 500. Preferibilmente, il termostato è adatto fungere da mezzi di rilevazione 200 in maniera tale da movimentare l’asta di comando 310 ad esso preferibilmente connessa. Secondo una forma preferita di realizzazione i mezzi di regolazione 10 sono alloggiati all’interno del corpo pompa 2, preferibilmente nel canale di entrata 21 e nella camera girante 20. In altre parole, come sopra descritto, la cartuccia di otturazione 100 è ha una porzione alloggiata nel canale di entrata 21 ed un’altra porzione alloggiata nella camera girante 20, mentre gli altri componenti, ossia i mezzi di rilevazione 200 (anche nella forma di realizzazione comprendete un termostato) e i mezzi di comando 300 sono alloggiati all’interno del canale d’entrata 21 (si vedano le figure rappresentati le sezione del corpo pompa, a titolo esemplificativo). Preferibilmente, in questa maniera, il liquido refrigerante è adatto ad agire direttamente su detti componenti.

Preferibilmente, in alcune forme di realizzazione i mezzi di rilevazione 200 sono posti in altre posizioni del corpo pompa 2 o addirittura in altre posizioni del circuito di raffreddamento. In ancora altre varianti di realizzazione, anche i mezzi di comando 300 hanno geometrie e forme differenti da quelle sopra illustrate e sono posizionati differentemente nel corpo pompa 2 o in forme generica nel circuito di raffreddamento; secondo alcune forme di realizzazione, i mezzi di rilevazione 200 e quelli di comando 300 possono essere sostituiti da sistemi elettrici o a depressione.

E’ oggetto della presente invenzione anche un circuito di raffreddamento di un motore a combustione interna comprendente una pompa di raffreddamento 1 in accordo con quanto sopra illustrato.

Innovativamente, la pompa di raffreddamento e il circuito di raffreddamento cui è applicata sono adatti a risolvere i problemi dell’arte nota.

Vantaggiosamente, infatti, nella pompa di raffreddamento oggetto della presente invenzione, la regolazione della portata di liquido non influenza l’azionamento della girante, che risulta essere completamente scollegato e indipendente da questa.

Un ulteriore aspetto vantaggioso è inoltre dovuto al fatto che nella pompa di raffreddamento oggetto della presente invenzione sono minimizzati i fenomeni di trafilatura del liquido refrigerante, che invece tipicamente affliggono le soluzioni dell’arte nota.

Un altro vantaggio consiste anche nel fatto che, grazie alla pompa di raffreddamento oggetto della presente invenzione, la dispersione energetica di tutti i componenti è sostanzialmente ridotta e minimizzata; in questa maniera sono inoltre controllabili e minimizzabili anche le dispersioni inquinanti, ad esempio di anidride carbonica.

Vantaggiosamente, l’azionamento della girante può essere ottenuto in molteplici modi, ad esempio mediante la puleggia, o con uno o più motori elettrici, riuscendo quindi a controllarne la rotazione in maniera efficace realizzando quindi un ulteriore contenimento energetico.

Inoltre, vantaggiosamente, la pompa oggetto della presente invenzione presenta forma più compatta e ingombri limitati.

Un ulteriore aspetto vantaggioso è individuato nella semplicità e nell’economicità della pompa oggetto della presente invenzione.

Un ancora ulteriore aspetto vantaggioso consiste nel fatto che la cartuccia d’otturazione, ed in generale i mezzi di regolazione, non ruotano insieme alla girante e quindi non aumentano la sua inerzia e in generale l’inerzia della pompa di raffreddamento.

Vantaggiosamente, la cartuccia risulta essere estremamente resistente andando quindi a migliorare il ciclo vita del prodotto.

Alle forme di realizzazione della pompa di raffreddamento e del circuito di raffreddamento suddetti, un tecnico del ramo, al fine di soddisfare esigenze specifiche, potrebbe apportare varianti o sostituzioni di elementi con altri funzionalmente equivalenti. Anche tali varianti sono contenute nell’ambito di tutela come definito dalle seguenti rivendicazioni.

Inoltre, ciascuna variante descritta come appartenente ad una possibile forma di realizzazione è realizzabile indipendentemente dalle altre varianti descritte.

Claims (16)

1. RIVENDICAZIONI 1. Pompa di raffreddamento regolabile (1) per un circuito di raffreddamento di un motore a combustione interna adatta a movimentare una quantità predefinita di liquido refrigerante, comprendente: - un corpo pompa (2) comprendente a monte almeno un canale di entrata (21, 21’) e a valle un canale di uscita (22); - una girante (3) posta in una camera girante (20) ricavata nel corpo pompa (2) tra detti canali, adatta a movimentare detto liquido refrigerante verso il canale d’uscita (22); - un albero (5) connesso alla girante (3) adatto a muoverla in rotazione; - mezzi di regolazione (10) adatti a regolare la portata di liquido alla girante (3) in funzione della sua temperatura, comprendenti una cartuccia di otturazione (100), traslabile, posizionata sul lato opposto rispetto all’albero (5) comprendente una porzione otturatore (110) interagente con il liquido sostanzialmente alloggiata nella camera girante (20) e una porzione guida (120) sostanzialmente alloggiata nel canale di entrata (21) e con questo impegnata per la guida della traslazione della cartuccia di otturazione (100).
2. 2. Pompa (1) in accordo con la rivendicazione 1, in cui la cartuccia d’otturazione (100) è costituita in un unico pezzo.
3. 3. Pompa (1) in accordo con una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la camera girante (20) presenta una bocca d’entrata (20’) per la comunicazione fluidica con il canale d’entrata (21), in cui la cartuccia d’otturazione (100) è traslabile tra una posizione di chiusura totale in cui la porzione otturatore (110) sostanzialmente ottura la bocca d’entrata (20’), una pluralità di posizioni intermedie nelle quali la porzione otturatore (110) è distanziata dalla bocca d’entrata (20’) e una porzione di apertura corrispondente al distanziamento massimo della porzione otturatore (110) dalla bocca d’entrata (20’).
4. 4. Pompa (1) in accordo con una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la porzione otturatore (110) ha dimensioni maggiori rispetto al canale d’entrata (21) ed in particolare rispetto alla bocca d’entrata (20’), mentre la porzione guida (120) ha sostanzialmente dimensioni complementari al canale d’entrata (21) sviluppandosi in prossimità della sua superficie interna.
5. 5. Pompa (1) in accordo con una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la cartuccia d’otturazione (100) si estende in lunghezza, preferibilmente con sviluppo assialsimmetrico.
6. 6. Pompa (1) in accordo con le rivendicazioni 4 e 5, in cui la porzione guida (120) ha sviluppo anulare.
7. 7. Pompa (1) in accordo con una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la girante (3) presenta una cavità frontale (30), centralmente ad essa, adatta ad ospitare la porzione otturatore (110).
8. 8. Pompa (1) in accordo con la rivendicazione 7, in cui la porzione otturatore (110) è sagomata in maniera tale da agevolare il fluire del liquido alla girante (3) verso il canale d’uscita (22), nelle configurazioni intermedie e di apertura totale della cartuccia di otturazione (100).
9. 9. Pompa (1) in accordo con la rivendicazione 8, in cui la porzione otturatore (110) comprende una superficie deviatrice (115) affacciata alla bocca d’entrata (20’), adatta ad indirizzare il liquido alla girante, in cui detta superficie deviatrice (115) ha angolo di inclinazione uguale all’angolo di attacco delle pale (35) della girante (3).
10. 10. Pompa (1) in accordo con la rivendicazione 9, in cui la superficie deviatrice (115) è conica.
11. 11. Pompa (1) in accordo con una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui i mezzi di regolazione (10) comprendono mezzi di rilevazione (200) sensibili alla temperatura del liquido e mezzi di comando (300) operativamente connessi con detti mezzi di rilevazione e con la cartuccia d’otturazione (100) in modo tale da movimentarla in funzione dell’azione della temperatura sui mezzi di rilevazione (200).
12. 12. Pompa (1) in accordo con la rivendicazione 11, in cui i mezzi di comando (300) comprendono un’asta di comando (310) movimentabile in traslazione e fissata alla cartuccia d’otturazione (100) in maniera tale che alla movimentazione dell’asta (310) corrisponde la movimentazione della cartuccia d’otturazione (100).
13. 13. Pompa (1) in accordo con la rivendicazione 11 e 12, in cui i mezzi di rilevazione (200) comprendono mezzi elastici di richiamo (210) adatti ad agire sull’asta di comando (310) per mantenere i mezzi di comando (300) attivi, ossia per mantenere la cartuccia (100) nella posizione di chiusura.
14. 14. Pompa (1) in accordo con una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui i mezzi di regolazione (10) comprendono un termostato (500).
15. 15. Pompa (1) in accordo con una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui i mezzi di regolazione (10) sono alloggiati all’interno del corpo pompa (2), preferibilmente nel canale di entrata (21) e nella camera girante (20).
16. 16. Circuito di raffreddamento di un motore a combustione interna comprendente una pompa di raffreddamento (1) in accordo con una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti.