ITFE20100012A1 - Pompa acqua per autovettura, particolarmente messa in movimento dall'applicazione di una turbina appropriata che utilizza i gas di scarico di un motore a scoppio - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

“POMPA ACQUA PER AUTOVETTURA PARTICOLARMENTE MESSA IN MOVIMENTO DALL’APPLICAZIONE DI UNA TURBINA APPROPRIATA CHE UTILIZZA I GAS DI SCARICO DI UN MOTORE A SCOPPIO†.

La presente invenzione, si riferisce al sistema di messa in rotazione dell’albero di una pompa acqua applicata ai motori a scoppio ed in particolare quelli raffreddati ad acqua, sia industriali e commerciali che per autovetture di piccole e grandi dimensioni.

Il lavoro che assolve la pompa acqua applicata ad un motore a scoppio à ̈ quello di mettere in movimento all’interno delle cavità del monoblocco motore e testata (di seguito solo monoblocco motore) il liquido di raffreddamento, che fatto circolare attraverso uno scambiatore di calore (radiatore), raffreddandosi asporta il calore prodotto dalla combustione del carburante immesso allintern delle camere a scoppio.

Solitamente, il posizionamento e la forma della pompa acqua rispetto al monoblocco motore (Tav. 0 allegata), viene deciso dagli stessi progettisti del motore e di conseguenza la pompa acqua può essere realizzata in una qualsiasi forma possibile funzionale, mantenendo però invariato il suo principio di funzionamento che risulta essere comune a tutte le tipologie.

Nella Tav. 1 allegata à ̈ rappresentata una delle tante tipologie di pompa acqua che si possono realizzare.

Per costruire una specifica pompa acqua, basterebbe dimensionare i componenti con misure appropriate a quella tipologia tali ché accoppiati tra di loro danno vita all’ assieme complessivo della pompa acqua.

In questo caso, la rappresentazione della pompa acqua nella Tav. 2 Ã ̈ indicativa nei suoi componenti e non potrebbe essere diversamente, altrimenti si dovrebbero disegnare di tutti i componenti gli esecutivi di tutte le innumerevoli pompe acqua

Di contro però, in fase di studio, conoscendo le caratteristiche della pompa acqua che si vuole progettare, sicuramente à ̈ possibile realizzare tutti i suoi componenti specifici per quella pompa acqua.

Anche le pompe acqua come i motori devono essere correttamente progettate e risultare affidabili tanto da garantire il buon funzionamento del motore a scoppio, perché in caso di avaria non prevista della pompa acqua, si rischia di danneggiare fortemente il motore.

La pompa acqua in un motore a scoppio ricopre una importanza rilevante, di conseguenza risulta essere un componente indispensabile per i motori raffreddati ad acqua e soprattutto deve risultare affidabile nel tempo.

In questi documenti si cercherà di illustrare e dimostrare che l’azionamento della pompa ritrovata à ̈ diverso da quella attuale e conseguentemente le rispettive pompe acqua risultano essere diverse tra loro.

COMPOSIZIONE DI UNA POMPA ACQUA ATTUALE

Una comune pompa acqua, normalmente (non escludendo soluzioni diverse o speciali) à ̈ composta da componenti che assemblati tra di loro costituicono l’assieme della pompa.

Facendo riferimento alla TAV. 1, i particolari che compongono l’assieme sono:

1. PULEGGIA (1)

2. CORPO POMPA(3)

3. GIRANTE(4)

4. CUSCINETTO(5)

5. TENUTA MECCANICA(6)

DESCRIZIONE DEI COMPONENTI

Il componente (1) Tav. 1 o (4) della Tav. 0 Ã ̈ la PULEGGIA e solitamente viene realizzata in acciaio, ricavato o da stampaggio o da sinterizzazione.

Il componente (3) Tav. 1 o (1) della Tav. 0 Ã ̈ il CORPO POMPA e viene realizzato in alluminio, in ghisa, acciaio, o in plastica (termoindurente).

Il componente (4) Tav. 1 Ã ̈ la GIRANTE e viene realizzata in plastica, in acciaio di lamiera stampata oppure in ghisa.

Il componente (5) Tav. 1 à ̈ il CUSCINETTO e può essere realizzato solo ed esclusivamente con un materiale “acciaio legato†capace di resistere a notevoli carichi (tensione della cinghia) duraturi nel tempo.

Il componente (6) Tav. 1 à ̈ la TENUTA MECCANICA, ed à ̈ costituita da un involucro in acciaio dove allintern sono sistemati alcuni dischi in carbonio o similari: che spinti l’uno contro l’altro non permettono il passaggio del liquido di raffreddamento.

FUNZIONE DEI COMPONENTI

1. Il componente (1) della Tav. 1 o (4) della Tav. 0 à ̈ la PULEGGIA e serve a trasmettere il moto di rotazione all’albero del cuscinetto.

2. Il componente (3) della Tav. 1 o (1) della Tav. 0 à ̈ il CORPO POMPA ed esso serve a collegare solidalmente l’assieme della pompa acqua (pompa completa in tutti i suoi componenti) al monoblocco motore (2) della Tav.0

3. Il componente (4) della Tav. 1 à ̈ la GIRANTE e viene progettata con una forma particolare; la sua funzione à ̈ quella di mettere in movimento il liquido di raffreddamento all’ interno delle cavità del monoblocco motore (2) della Tav.0

4. Il componente (5) della Tav. 1 Ã ̈ il CUSCINETTO e serve principalmente a mettere in rotazione la girante (4) Tav. 1.

5. Il componente (6) Tav. 1 à ̈ la TENUTA MECCANICA ed à ̈ composta da due parti: una fìssa montata sul corpo pompa (3) della Tav. 1 o (1) della Tav. 0 e una parte mobile montata sull’albero del cuscinetto (5) della Tav. 1 questi spinti l’uno contro l’altro, non permettono al liquido di raffreddamento di entrare in contatto con il cuscinetto.

FUNZIONAMENTO DELLA POMPA ACQUA ATTUALE INTRODUZIONE

La pompa acqua attuale à ̈ costituita dai suoi componenti così come innanzi descritti e ha il compito esclusivo di mettere in movimento il liquido di raffreddamento all’ interno del monoblocco motore con lo scopo di asportare il calore generato dalla combustione del carburante.

In definitiva, affinché questo fenomeno si realizzi, bisogna necessariamente mettere in rotazione la girante.

DESCRIZIONE

L’albero motore (5) della Tav. 0, ruotando mette in movimento la cinghia di trasmissione (3) della Tav.0.

Detta cinghia, muovendosi a sua volta, mette in rotazione la puleggia (4) della Tav. 0 che à ̈ fissata sull’albero(7) della Tav.0 facente parte del cuscinetto (5) della Tav. 1

Poiché la girante (4) della Tav.l à ̈ fissata sull’albero del cuscinetto (5) della Tav.l, così come à ̈ fissata la puleggia (1) della Tav. 1, di conseguenza anch’essa ruota solidalmente con lo stesso albero.

La rotazione della girante così come innanzi descritta, mette in movimento il liquido di raffreddamento all’ interno del monoblocco motore (2) della Tav. 0.

SVANTAGI DEL DELLA POMPA ACQUA ATTUALE

Questo sistema così come innanzi descritto, presenta due enormi svantaggi:

1. L’imposizione al gruppo pompa acqua di essere continuamente in movimento anche quando le condizioni funzionali del motore non lo richiedono.

2. Stabilire a priori tramite la progettazione del cuscinetto, la vita massima del gruppo pompa acqua.

COMPOSIZIONE DELLA NUOVA POMPA ACQUA

La nuova pompa acqua à ̈ costituita da alcuni componenti uguali al quelli della pompa acqua attuale che assemblati con i componenti nuovi, costituiscono l’assieme della nuova pompa acqua.

Facendo riferimento alla Tav. 2 allegata si ha:

1. COPERCHIO (1)

2. TURBINA (2)

3. FORO DI LUBRIFICAZIONE (3)

4. CORPO POMPA (4)

5. ALBERO DI TRASMISSIONE (5)

6. BRONZINE (6)

7. TENUTA MECCANICA (7)

8. GIRANDE (8)

DESCRIZIONE DEI COMPONENTI

Facendo riferimento alla Tav. 2 allegata si ha:

1. Il componente (1) denominato COPERCHIO à ̈ un componente specifico che si trova in commercio in varie forme in accoppiata con il particolare successivo “TURBINA†ed à ̈ parte integrante del know - how delle case costruttrici e per tali motivi non può essere rappresentato dettagliatamente.

2. Il componente (2) denominato TURBINA à ̈ un componente come il precedente specifico e si trova in commercio in varie forme in accoppiata con il coperchio ed à ̈ parte integrante del know - how delle case costruttrici e per tali motivi non può essere rappresentato dettagliatamente.

3. Il componente (4) denominato CORPO POMPA, risulta essere simile o in certi casi uguale a quello della pompa attuale.

4. Il componente (5) denominato ALBERO DI TRSMISSIONE può essere realizzato con un comune acciaio legato.

5. Il componente (6) denominato BRONZINA solitamente viene realizzato in ottone legato specifico per queste applicazioni.

6. Il componente (7) denominato TENUTA MECCANICA, risulta essere uguale a quello della pompa attuale.

7. Il componente (8) denominato GIRANTE, risulta essere uguale a quello della pompa attuale.

FUNZIONE DEI COMPONENTI

1. Il componente (1) della Tav. 2 “COPERCHIO†data la sua particolare sezione interna ha la funzione di:

• Convogliare i gas di scarico provenienti dal motore a scoppio attraverso i fori (6) della Tav. 0 in una zona ben precisa chiamata “VOLUTA†.

2. Il componente (2) della Tav.2 “TURBINA†serve a mettere in rotazione l’albero di trasmissione(5) della Tav. 2.

3. Il componente (4) della Tav.2 “CORPO POMPA†serve a collegare solidalmente l’assieme della pompa (pompa completa in tutti i suoi componenti) al monoblocco motore (2) della Tav.O. 4. Il componente (5) della Tav.2 “ALBERO DI TRASMISSIONE†serve a mettere in rotazione la girante (8) della Tav. 2.

5. Il componente (6) della Tav.2 “BRONZINA†serve a sorreggere la rotazione dell’albero di trasmissione (5) della Tav.2.

6. Il componente (7) della Tav.2 “TENUTA MECCANICA†à ̈ composta da due parti: una fìssa montata sul corpo pompa (4) della Tav.2 e ima parte mobile montata sull’albero di trasmissione (5) della Tav.2 e serve a non fare entrare in contatto il liquido di raffreddamento con la bronzina (6) della Tav.2.

7. Il componente (8) della Tav.2 “GIRANTE†viene progettata con una forma particolare; la sua funzione à ̈ quella di mettere in movimento il liquido di raffreddamento all’ interno delle cavità del monoblocco motore.

8. Il componente “VALVOLA PARZIALIZZATRICE†non viene rappresentata graficamente perché à ̈ un componente commerciale, e serve a dosare la quantità dei fumi da fare passare attraverso la “TURBINA†(2) della Tav.2.

FUNZIONAMENTO DELLA NUOVA POMPA ACQUA

INTRODUZIONE

Il funzionamento di questo tipo di pompa acqua, consiste nell’applicazione di una “TURBINA†all’albero di trasmissione della pompa acqua, ai fini di mettere in rotazione una girante, sfruttando l’energia residua posseduta dai fumi di scarico del motore.

DESCRIZIONE

I residui di combustione comunemente chiamati “FUMI†, vengono espulsi attraverso la testata del monoblocco motore attraverso dai fori (6) della Tav. 0 con elevata velocità.

Detti fumi attraversano una “VALVOLA PARZIALIZZATRICE†(essendo di tipo commerciale non à ̈ rappresentabile graficamente) capace di controllare la quantità di fumi da lasciare passare e detta regolazione avviene tramite un valore di temperatura.

Questo valore viene rilevato dalla combinazione di:

1. Temperatura della testata motore.

2. Temperatura del liquido di raffreddamento.

Quando il valore della temperatura raggiunge i 90°C (o quella stabilita) la VALVOLA PARZIALIZZATRICE sarà al massimo della sua apertura facendo passare il massimo quantitativo di fumi.

Quando il valore della temperatura sarà basso (valore da stabilire), allora la VALVOLA PARZIALIZZATRICE sarà completamente chiusa e quindi non lascerà passare nessuna quantità di fumi..

I fumi entrando attraverso il condotto (9) Tav. 2, accedono nella camera comunemente chiamata “VOLUTA†che a causa della loro elevata velocità, mettono in rotazione la “TURBINA†(2) della Tav. 2.

L’albero di trasmissione (5) della Tav. 2 à ̈ solidale con la “TURBINA†(2) della Tav. 2 ed esso ruota alTintemo della “BRONZINA†(6) della Tav. 2 , lubrificato dall’olio attraverso i fori (3) della Tav. 2.

Poiché anche la GIRANTE (8) della Tav. 2 risulta essere fissata all’albero di trasmissione, (5) della Tav. 2, di conseguenza anch’essa girerà solidalmente con lo stesso, mettendo in movimento il liquido di raffreddamento nelle cavità del monoblocco motore.

DIFFERENZE TRA LA POMPA ACQUA ATTUALE E QUELLA NUOVA

INTRODUZIONE

Trascurando l’importanza del design che ogni pompa possa avere, risulta essere determinante il modo in cui vengono messe in movimento essendo Tunica sostanziale differenza.

DESCRIZIONE DEL SISTEMA ATTUALE

Nel sistema attuale, la pompa acqua e quindi la girante avviene messa in movimento attraverso la cinghia di trasmissione (3) della Tav. 0 collegata direttamente e costantemente all’albero motore (3) della Tav. 0.

DESCRIZIONE DEL NUOVO SISTEMA

Nel nuovo sistema, la messa in rotazione della pompa acqua e quindi della girante, avviene tramite una turbina (2) della Tav. 2 messa in rotazione dai gas di scarico del motore a scoppio.

In virtù di questa sostanziale differenza, si può ritenere che i due sistemi di messa in rotazione delle pompe acqua, sono profondamente diversi tra di loro

Per questo motivo sono da considerare differenti tra di loro anche le relative pompe acqua.

VANTAGGI E RISOLUZIONE TECNICA DI PROBLEMI DELLA NUOVA POMPA ACQUA RISPETTO A QUELLA ALLA ATTUALE

Mettendo a confronto le due tipologie di pompa, sicuramente il sistema ritrovato risolvere alcuni problemi tecnici rispetto allattuale.

Qui di seguito elencheremo tutti i vantaggi e le risoluzioni tecniche che il ritrovato ci consente.

1. La pompa entra in funzione solo quando la temperatura supera certi valori.

2. Migliora le prestazioni del motore.

3. Riduzione dei consumi del carburante.

4. Riduzione dell’ immissione nell’atmosfera della C02.

5. Riduzione dei costi di manutenzione.

6. Affidabilità della messa in rotazione della pompa acqua.

Con riferimento al punto 1 , grazie alla valvola parzializzatrice dei , effettivamente la pompa entra in funzione, solo quando il valore della temneratura

valvola comincerà ad aprirsi e quindi a permetere il passaggio dei fumi.

A questo punto, i fumi cominceranno a fare girare la turbina e quindi la girante che a sua volta meterà in movimento il liquido di raffreddamento.

Quando il valore della temperatura, scenderà al disoto di quello di esercizio, il sistema non richiederà più la movimentazione del liquido di raffreddamento e di conseguenza la valvola parzializzatrice chiudendosi impedirà il passaggio dei fumi e quindi l’arresto della rotazione della turbina e quindi la fermata della pompa acqua.

Con riferimento al punto 2 e 3, sicuramente aumentano le prestazioni del motore, in quanto esso non genera energia in modo continuativo, per fare girare la pompa acqua.

La naturale conseguenza di questa atività, sicuramente si traduce in un minor consumo di carburante.

Sicuramente il punto 4 risulta essere ima conseguenza dei punti 2 e 3, perché il motore consumando meno carburante, immeterà nell’atmosfera minor quantità di C02.

Questo vantaggio, risulta essere perfetamente allineato con le diretive Comunitarie.

Avendo eliminato il cuscineto che determina la vita dell’assieme della pompa acqua, ne deriva che la durata di quest’ultima non à ̈ più vincolata a quella del cuscineto e alle frequenti sostituzioni di esso; questo sicuramente comporta un risparmio economico di manutenzione.

Il nuovo sistema, sicuramente risulta essere più affidabile dell’attuale, in virtù del fato che il movimento di rotazione non avviene più dalla cinghia di trasmissione, che in caso di rotura si rischia di produrre danni notevoli al motore.

Claims (9)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo comprendente una pompa per far circolare un liquido di raffreddamento in un motore a scoppio, la pompa comprendendo una girante (8), caratterizzato dal fatto che il dispositivo comprende inoltre una turbina collegata alla pompa per azionare in rotazione la girante (8) della pompa, la turbina avendo una rispettiva girante (2) configurata per essere movimentata dai gas di scarico prodotti dal motore a scoppio.
2. 2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, e comprendente inoltre un condotto (9) per convogliare i gas di scarico verso la girante (2) della turbina.
3. 3. Dispositivo secondo la rivendicazione 2, in cui il condotto (9) sfocia su un coperchio (1) della turbina .
4. 4. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui la pompa comprende un corpo (4) atto ad essere fissato ad un monoblocco del motore a scoppio .
5. 5. Dispositivo secondo la rivendicazione 4, quando dipendente dalla rivendicazione 3, in cui il coperchio (1) della turbina à ̈ fissato al corpo (4) della pompa.
6. 6. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni precedenti, e comprendente inoltre una valvola per regolare la quantità dei gas di scarico diretti verso la turbina, la valvola essendo controllabile da un circuito collegato ad un termometro, il termometro essendo disposto per rilevare la temperatura del liquido di raffreddamento in uscita dal motore a scoppio.
7. 7. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni precedenti, e comprendente inoltre un albero (5) al quale sono fissate la girante (2) della turbina e la girante (8) della pompa.
8. 8. Dispositivo secondo la rivendicazione 7, quando dipendente dalla rivendicazione 4, in cui l'albero (5) à ̈ supportato girevolmente da almeno una bronzina (6), una pluralità di fori (3) essendo ricavati nel corpo (4) della pompa per il passaggio di un olio atto a lubrificare detta almeno una bronzina (6).
9. 9. Dispositivo secondo la rivendicazione 8, e comprendente inoltre una tenuta (7) per impedire al liquido di raffreddamento di raggiungere detta almeno una bronzina (6). Autovettura comprendente un dispositivo secondo una delle rivendicazioni precedenti.