ITRM990713A1 - Generatore con raffreddamento a liquido. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

a corredo di una domanda di brevetto per invenzione industriale dal titolo:

"GENERATORE CON RAFFREDDAMENTO A LIQUIDO"

L'invenzione concerne un generatore con raffreddamento a liquido, in particolare per un autoveicolo, il quale è disposto in una scatola, secondo il tipo definito più dettagliatamente nel preambolo della rivendicazione 1.

Un generatore del tipo in questione è descritto nella DE 41 04 740 Al. Questa domanda di brevetto indica un sistema conduttore molto dispendioso e ingombrante per la circolazione del liquido di raffreddamento di un generatore con raffreddamento a liquido per un autoveicolo.

Inoltre, dalla DE 44 30 427 CI è noto un generatore con raffreddamento a liquido, il quale, per la conduzione mirata del refrigerante intorno al generatore, presenta un ripartitore di refrigerante in una fessura anulare per l'intercapedine di raffreddamento tra il generatore e la scatola esterna.

Un altro generatore con raffreddamento a liquido è descritto anche nella DE 44 44 956 Al.

L'inconveniente di questo noto generatore è dato però dal consumo d'acqua relativamente alto, dovuto alla cattive condizioni di circolazione del refrigerante tra il generatore e la scatola, insieme ad una piccola efficienza refrigerante.

Nei noti generatori con raffreddamento a liquido, in corrispondenza dell'apertura d'ingresso del refrigerante in arrivo si hanno grandi perdite di pressione. Il flusso del refrigerante può quindi essere condotto molto difficilmente nel modo desiderato intorno al generatore. Nell'ulteriore andamento dell'intercapedine intorno al generatore vi è poi un flusso approssimativamente laminare che rende molto instabile e insoddisfacente il raffreddamento del generatore .

Spesso, la grandezza d'ingombro del generatore con raffreddamento a liquido costringe a piazzare in modo svantaggioso, dal punto di vista della tecnica fluodinamica, le aperture di entrata e di uscita del refrigerante. Per cui, dal settore della tecnica dei veicoli sono noti casi in cui le aperture di ingresso e di uscita del refrigerante del generatore con raffreddamento a liquido sono disposte molto vicine l'una all'altra. Pertanto, il generatore con raffreddamento a liquido viene raffreddato, nella zona situata tra le due aperture, molto meglio che nella zona situata di fronte alle aperture. Però, siccome ciò non può essere sempre combinato con il reale sviluppo di calore nel generatore, questa problematica va ritenuta come un inconveniente aggravante per il funzionamento di un generatore con raffreddamento a liquido.

Pertanto, compito dell'invenzione è quello di realizzare un generatore raffreddato a liquido in cui nell'intercapedine tra il generatore e la scatola vi è un andamento del flusso con elevata efficienza refrigerante e in cui le aperture di uscita del refrigerante possono essere disposte in qualsiasi modo e maniera, ad esempio in modo vantaggioso per il montaggio del generatore.

Secondo l'invenzione, questo compito viene risolto con i particolari citati nella parte caratterizzante della rivendicazione 1.

Con la disposizione secondo l'invenzione di un elemento conduttore per refrigerante in corrispondenza dell'ingresso del refrigerante, il flusso in volume del refrigerante viene deviato in corrispondenza dell'intercapedine opposta all'uscita del refrigerante e distribuito su una grande superficie. In questo modo, tutti i settori del generatore vengono bagnati dal refrigerante e non si possono formare volumi non utilizzabili che influiscono svantaggiosamente sul raffreddamento del generatore.

In questo caso, l'esecuzione semplice ed efficace dell'elemento conduttore per refrigerante consente una distribuzione ideale del refrigerante in arrivo. Adattando l'elemento conduttore del refrigerante alle specifiche esigenze del generatore con raffreddamento a liquido si possono usare vantaggiosamente generatori standard. Con il montaggio di un elemento conduttore per refrigerante diverso a seconda del veicolo è possibile adattare facilmente e rapidamente i generatori standard alle esigenze dei rispettivi autoveicoli .

In una forma di realizzazione particolarmente vantaggiosa dell'invenzione, l'elemento conduttore per refrigerante può essere provvisto, a guisa di testa di doccia, di molti piccoli fori. In questo modo, il refrigerante può essere distribuito in modo mirato e/o uniforme per il raffreddamento del generatore.

Il condotto del refrigerante può essere combinato, in modo molto vantaggioso, con altri elementi che favoriscono il raffreddamento. Per cui, durante l'assemblaggio del generatore, nell'intercapedine tra la scatola e il generatore si può inserire, molto semplicemente in modo vantaggioso, una massa piastriforme provvista di nervature direttrici per il refrigerante prima che detto generatore venga unito alla scatola. Le nervature direttrici consentono un influsso efficiente sul flusso del refrigerante per cui il generatore può essere raffreddato in modo molto efficiente ed uniforme con una piccola quantità di refrigerante.

In questo modo si possono realizzare diverse esigenze termiche dei generatori, ad esempio attraverso altre potenze motrici con masse piastriformi formate in modo diverso, senza dover modificare la superficie del generatore, la scatola e il montaggio. Per questo motivo si possono impiegare scatole e generatori standard economici, cosa che, in primo luogo, nel campo della logistica, della organizzazione del lavoro e dei costi lavorativi, è molto vantaggiosa.

Altre forme di realizzazione vantaggiose e ulteriori sviluppi dell'invenzione emergono dalle altre rivendicazioni dipendenti e dagli esempi di esecuzione rappresentati in linea di principio in seguito con riferimento ai disegni. In essi:

La figura 1 mostra un generatore raffreddato a liquido prima del montaggio;

la figura 2 mostra una possibile forma di esecuzione di un elemento conduttore di refrigerante in corrispondenza dell'apertura di ammissione del generatore raffreddato a liquido in una sezione secondo la linea II-II della figura 1;

la figura 3 mostra un elemento conduttore di refrigerante in una sezione secondo la linea III-III della figura 2;

la figura 4 mostra una vista della massa piastriforme in uno stato piano;

la figura 5 mostra una vista della massa piastriforme in uno stato curvato; e

la figura 6 mostra una sezione lungo la linea V-V del generatore con raffreddamento a liquido della figura 1 dopo il montaggio.

Nella figura 1 è rappresentato un generatore con raffreddamento a liquido, il cui impiego principale è previsto nel settore della tecnica degli autoveicoli. Pertanto, in seguito, il generatore raffreddato a liquido viene chiamato dinamo 1. La dinamo 1, che qui è mostrata nello stato prima del montaggio, è costituita da un generatore 2 completamente chiuso con una parte di scatola interna 3 e una scatola esterna 4 con una parete interna 5. Inoltre si nota una massa piastriforme 6 con più nervature direttrici 7, la quale è disposta in uno stato curvo intorno alla parte interna 3 della scatola del generatore 2. Sulla scatola 4 è disposta di volta in volta un'apertura di ingresso 8 e un'apertura di uscita 9 per il refrigerante e nell'interno della scatola 4 è riconoscibile in parte un elemento conduttore 10 per refrigerante. Le altre zone e rispettivamente gli altri elementi strutturali del generatore 2 e della scatola esterna 4 non sono interessanti per l'invenzione e, pertanto, non sono illustrate più dettagliatamente e rispettivamente non sono rappresentate ulteriormente.

Le frecce a punti A della figura 1 indicano il processo di massima del montaggio del generatore 2 con la scatola esterna 4 per la formazione della dinamo 1.

Nella figura 2 si riconosce una vista in sezione lungo la dinamo 1 in corrispondenza dell'ingresso 8 del refrigerante e dell'uscita 9 del refrigerante, laddove qui si è rinunciato alla rappresentazione della massa piastriforme 6. Nell'ingresso 8 del refrigerante sporge un segmento dell'elemento conduttore 10 relativo, realizzato a guisa di tronchetto tubolare IOa. Nell'elemento conduttore 10 del refrigerante, quest'ultimo viene deviato dalla direzione di flusso che esso presenta nell'entrata 8 del refrigerante e nel tronchetto tubolare 10a e viene distribuito da un allargamento assiale 10b dell'elemento conduttore 10 del refrigerante in modo che il generatore 2 venga completaraente bagnato dal refrigerante.

L'elemento conduttore 10 del refrigerante presenta due costole 11 rivolte verso la parte 3 della scatola del generatore 2. Da un lato, l'elemento conduttore 10 del refrigerante si sostiene, quindi, sulla parte interna 3 della scatola del generatore 2 e, dall'altro lato, le costole 11 impediscono un flusso diretto di refrigerante da una zona di uscita 12 dell'elemento conduttore 10 del refrigerante situata nel segmento dell'allargamento assiale 10b all'uscita 9 del refrigerante della dinamo 1.

Nella sua forma di realizzazione assiale e che va in profondità, indicata nella figura 3, il segmento dell'allargamento assiale 10b dell'elemento conduttore 10 del refrigerante situato nell'intercapedine 13 tra la parte interna 3 della scatola e la scatola esterna 4 presenta, approssimativamente, la stessa larghezza della parte interna 3 della scatola del generatore 2. In questo modo si assicura che nell'intercapedine 13 abbia luogo, in tutta la sua estensione, un'alimentazione di refrigerante. Per ampliare ulteriormente questo effetto, l'elemento conduttore di refrigerante 10 può presentare, nella zona di uscita 12, molte piccole aperture (non rappresentate) che distribuiscono uniformemente il refrigerante nell'intercapedine 13 a guisa di una testa di doccia.

Il tronchetto tubolare IOa dell'elemento conduttore per refrigerante 10, disposto nell'ingresso 8 del refrigerante, è strutturato, dal punto di vista del suo diametro, in modo che l'elemento conduttore per refrigerante 10 entri perfettamente nell'ingresso 8 del refrigerante ed impedisca un afflusso diretto del refrigerante in arrivo davanti all'elemento conduttore 10 del refrigerante nell'intercapedine 13.

In una esecuzione alternativa, non rappresentata, dell'invenzione, tra il tronchetto tubolare IOa dell'elemento conduttore 10 del refrigerante e l'ingresso 8 dello stesso si possono applicare anche elementi di tenuta di tipo noto come, ad esempio, gli anelli forici.

Come sì vede dalla figura 1, la massa piastriforme 6, qui costituita in particolare da una piastra 6, viene a trovarsi, dopo il montaggio della dinamo 1, in condizione curvata nell'intercapedine 13 tra la parte interna 3 della scatola e la scatola esterna 4. In questo caso, la piastra 6, in condizione curvata, non comprende tutto il perimetro dell'intercapedine 13 per lasciare all'elemento conduttore 10 del refrigerante ancora sufficiente spazio. Sulla piastra 6 sono realizzate nervature direttrici 7 che restringono, in presenza di piastra 6 in condizione curvata inserita, l'intercapedine 13.

In questo caso, le nervature direttrici 7 possono essere applicate, preferibilmente in presenza di piastra 6 in condizione piana, come rappresentato nella figura 4, su questa. Come si nota nella figura 5, la piastra 6 con le nervature direttrici 7 (qui solo accennate) viene curvata corrispondentemente alla grandezza del generatore completamente chiuso 2. Durante il montaggio della dinamo 1, la piastra 6 può essere inserita in condizione curvata nell'intercapedine 13.

Grazie alla grandezza, all'altezza e alla posizione esatta delle nervature direttrici 7 sulla piastra 6 è possibile influenzare il flusso del refrigerante nell'intercapedine 13 della dinamo 1 corrispondentemente alle condizioni di raffreddamento necessarie .

In modo particolarmente vantaggioso, la superficie delle singole nervature direttrici 7 può presentare, inoltre, di volta in volta, un profilo 14 che ingrandisce la sua superficie.

Nell'esempio di esecuzione rappresentato, questo profilo 14 è eseguito in modo da presentare, nella rappresentazione in sezione scelta per la figura 6, una struttura a torre.

In corrispondenza del profilo 14 delle nervature direttrici 7 è realizzata, in questo modo, una zona 15 con elevate perdite di pressione di flusso per il refrigerante circolante. In questo modo si rende difficoltoso il passaggio del refrigerante da una camera 16a relativa, limitata dalle nervature direttrici 7, lungo la zona 15 dell'intercapedine 13 ristretta dalle nervature direttrici 7, nella camera 16b del refrigerante. In questo modo si può influenzare più facilmente il flusso del refrigerante e si possono evitare meglio gli effetti di fuga involontari tra le singole camere 16a, 16b del refrigerante.

Come effetto supplementare si ottiene, grazie al profilo 14 della superficie delle nervature, un comportamento fluodinamico turbolento del refrigerante nella zona delle nervature 7 grazie al quale si favorisce la convezione termica naturale verso il refrigerante e quindi il trasporto termico attraverso il refrigerante.

Un tale profilo 14 può essere applicato anche sulle nervature 11 e poi rende difficoltoso al refrigerante di passare direttamente dalla zona di uscita 12 del relativo elemento conduttore 10 alla zona dell'uscita 9 del refrìger

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Generatore,con raffreddamento a liquido, in particolare per un autoveicolo, il quale è disposto in una scatola, laddove tra la scatola e il generatore si trova una intercapedine per refrigerante, la quale è provvista di un'apertura di ammissione e un'apertura di uscita, caratterizzato dal fatto che 1'intercapedine (13) presenta, in corrispondenza dell'apertura di ammissione (8) del generatore (1) con raffreddamento a liquido, un elemento conduttore (10) per refrigerante, laddove la sua zona di uscita (12) si trova sul lato opposto all'apertura di uscita (9).
2. 2. Generatore con raffreddamento a liquido secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che l'elemento conduttore (10) del refrigerante è realizzato a guisa di tronchetto tubolare (10a)in un segmento disposto nell'entrata (8) del refrigerante.
3. 3. Generatore con raffreddamento a liquido secondo la rivendicazione 1 oppure 2, caratterizzato dal fatto che l'elemento conduttore (10) del refrigerante presenta un allargamento assiale (10b) nel segmento della zona di uscita (12) disposta nell'intercapedine (13).
4. 4. Generatore con raffreddamento a liquido secondo la rivendicazione 1, 2 oppure 3, caratterizzato dal fatto che la zona di uscita (12) dell'elemento conduttore (10) del refrigerante presenta più aperture.
5. 5. Generatore con raffreddamento a liquido secondo una delle rivendicazioni da 1 4 caratterizzato dal fatto che l'elemento conduttore (10) del refrigerante, sul suo lato opposto all'entrata (8) del refrigerante, presenta più nervature (11) su un lato esterno.
6. 6. Generatore con raffreddamento a liquido secondo una delle rivendicazioni da 1 a 5, caratterizzato dal fatto che nell'intercapedine (13) per il refrigerante si trova una massa piastriforme (6) in uno stato curvato, la quale presenta più nervature direttrici (7), disposte in modo da restringere l'intercapedine (13).
7. 7. Generatore con raffreddamento a liquido secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che le nervature direttrici (7) sono realizzate per deformazione a pezzo unico con la massa piastriforme (6) a partire da uno stato piatto della massa piastriforme (6).
8. 8. Generatore con raffreddamento a liquido secondo la rivendicazione 6 oppure 7, caratterizzato dal fatto che la massa piastriforme (6), durante il montaggio del generatore (1) con raffreddamento a liguido, è sagomabile in uno stato curvato.
9. 9. Generatore con raffreddamento a liquido secondo una delle rivendicazioni da 5 a 8, caratterizzato dal fatto che le nervature direttrici (7) e/o le costole (11) presentano, di volta in volta sulla loro superficie, un profilo (14) che ingrandisce la superficie.
10. 10. Generatore con raffreddamento a liquido secondo la rivendicazione 9, caratterizizato dal fatto che il profilo (14) che ingrandisce la superficie delle nervature direttrici (7) e/o delle costole (11) è realizzato, in sezione trasversale, a guisa di torre.