ITTO20130806A1

ITTO20130806A1 - Gruppo di ventilazione, particolarmente per uno scambiatore di calore di un autoveicolo

Info

Publication number: ITTO20130806A1
Application number: IT000806A
Authority: IT
Inventors: Piergiorgio Innocenti
Original assignee: Johnson Electric Asti S R L
Priority date: 2013-10-04
Filing date: 2013-10-04
Publication date: 2015-04-05
Also published as: US20150098817A1; CN104514737B; BR102014024689A2; JP2015075109A; DE102014114162B4; DE102014114162A1; CN104514737A; JP6442216B2; US9890791B2

Description

“Gruppo di ventilazione, particolarmente per uno scambiatore di calore di un autoveicolo”

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda un gruppo di ventilazione per uno scambiatore di calore, quale un radiatore, di un autoveicolo.

Più specificamente l’invenzione ha per oggetto un gruppo di ventilazione del tipo comprendente una struttura di supporto o convogliatore in cui è realizzato un condotto presentante almeno una prima ed una seconda porzione assiale di sezione trasversale maggiore e, rispettivamente, minore, interconnesse fra loro da una porzione intermedia di raccordo, e

un motoventilatore includente una ventola montata girevole in detto condotto e comprendente una pluralità di pale che si estendono fra un mozzo centrale ed un anello periferico,

detto anello periferico presentando una parte principale essenzialmente cilindrica, a cui sono connesse le estremità radialmente esterne delle pale, e a cui si raccorda un labbro di estremità che si allarga verso l’esterno;

la disposizione essendo tale per cui fra l’anello periferico della ventola e la parete del condotto della struttura di supporto o convogliatore è definito un passaggio anulare includente una prima parte definita fra il labbro dell’anello periferico della ventola e detta porzione di raccordo del suddetto condotto, ed estendentesi in una direzione avente una componente radiale, e

una seconda parte essenzialmente assiale, definita fra la parte cilindrica dell’anello periferico della ventola e la seconda porzione di detto condotto.

Un tale gruppo di ventilazione è noto ad esempio da EP 1710 413 A2.

Gruppi di ventilazione di tale tipo, conformi alla tecnica anteriore, sono parzialmente e schematicamente rappresentati in sezione trasversale nelle figure da 1a a 1d dei disegni allegati.

In tali figure la struttura di supporto o convogliatore destinata ad essere fissata ad uno scambiatore di calore è indicata con 1, e la ventola dell’associato motoventilatore è complessivamente indicata con 2. Il condotto 3 realizzato nel convogliatore 1 presenta due porzioni 3a e 3b, di sezione trasversale maggiore e rispettivamente minore, interconnesse tra una porzione intermedia di raccordo 3c (si vedano ad esempio le figure 1a e 1b).

La ventola 2 comprende un mozzo centrale 4 da cui si estende una pluralità di pale 5, le cui estremità radialmente esterne si raccordano ad un anello periferico indicato con 6. Tale anello presenta una parte principale 6a essenzialmente cilindrica, cui si connettono le pale 5, e a cui si raccorda un labbro di estremità 6b che si allarga radialmente verso l’esterno.

Il passaggio anulare definito fra il condotto 3 e l’anello 6 è complessivamente indicato con 7.

Nella variante secondo la figura 1a il labbro 6b dell’anello 6 della ventola si estende all’incirca nello stesso piano generale del convogliatore 1, mentre nella realizzazione secondo la figura 1b tale labbro 6b è arretrato rispetto a tale piano generale, e si estende all’interno della prima porzione 3a del condotto 3.

Nella variante secondo la figura 1c il labbro 6b dell’anello 6 della ventola si estende al di fuori del condotto 3, ad una determinata distanza dal piano generale del convogliatore 1.

Infine, nella variante secondo la figura 1d la ventola 2 è posizionata, relativamente al convogliatore 1 ed al condotto 3, sostanzialmente come nella figura 1b, ma al convogliatore 1 è associato un anello anti-ricircolo 10, noto anche come anello acustico, che si estende radialmente verso l’asse della ventola ed è in parte affacciato e talvolta è incurvato verso la ventola 2.

Tipicamente il convogliatore 1 e la ventola sono realizzati con polimeri termoplastici, mediante stampaggio, e il loro progetto richiede particolare attenzione volta a conciliare l’esigenza di riduzione dei pesi con quella di un’accettabile rigidezza. Le ventole sono componenti che vengono assai sollecitate dinamicamente nel funzionamento, e le loro deformazioni e spostamenti debbono essere adeguatamente presi in considerazione per evitare contatti con parti stazionarie. Per tali ragioni i “gap” fra le varie parti debbono essere ben dimensionati. Tali gap, surdimensionati per ragioni di sicurezza, vengono “pagati” negativamente in termini di portata e pressione del flusso d’aria generato, incremento del rumore, aumento del consumo elettrico e riduzione dell’efficienza operativa.

Uno scopo della presente invenzione è dunque di realizzare un gruppo di ventilazione del tipo inizialmente definito, il quale consenta di migliorare le prestazioni delle soluzioni secondo la tecnica anteriore, in particolare per quanto riguarda la riduzione dei flussi di ricircolo e del rumore, la riduzione dei consumi elettrici e il miglioramento dell’efficienza generale.

Questo ed altri scopi vengono realizzati secondo l’invenzione con un gruppo di ventilazione del tipo inizialmente definito, caratterizzato primariamente dal fatto che

il labbro dell’anello periferico della ventola ha una forma sostanzialmente tronco-conica, con un angolo di inclinazione compreso fra 115° e 145°, e la porzione di raccordo del suddetto condotto è anch’essa di forma sostanzialmente di forma tronco-conica, con un angolo di inclinazione almeno approssimativamente corrispondente a quello di detto labbro della ventola.

Secondo un’ulteriore caratteristica, il suddetto labbro dell’anello periferico della ventola presenta una superficie esterna tronco-conica con profilo lineare, e una superficie interna avente un profilo convesso, in particolare un profilo parabolico.

In un modo di realizzazione alla struttura di supporto o convogliatore è associato un anello anti-ricircolo che si estende presso l’estremità della prima porzione del suddetto condotto opposta alla seconda porzione di tale condotto. Tale anello anti-ricircolo è affacciato al labbro dell’anello periferico della ventola, ed è convergente in direzione della ventola, con un angolo di inclinazione almeno prossimo a quello di detto labbro della ventola.

Convenientemente, nel passaggio anulare definito fra l’anello periferico della ventola ed il condotto del convogliatore è realizzata una sporgenza anulare, che si estende dalla zona di raccordo fra l’anello anti-ricircolo e la prima porzione del suddetto condotto, in direzione del labbro dell’anello periferico della ventola, creando un restringimento localizzato in detto passaggio anulare.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’invenzione appariranno dalla descrizione dettagliata che segue, effettuata a puro titolo di esempio non limitativo, con riferimento ai disegni allegati, nei quali:

le figure da 1a a 1d, già descritte, sono viste parziali in sezione trasversale che illustrano schematicamente soluzioni secondo la tecnica anteriore;

la figura 2 è una vista parziale in sezione trasversale di un gruppo di ventilazione secondo la presente invenzione; e

la figura 3 presenta in scala ingrandita una parte della figura 2.

Nelle figure 2 e 3, ove è illustrata una soluzione secondo la presente invenzione, a parti ed elementi già descritti sono stati nuovamente attribuiti gli stessi riferimenti alfa-numerici utilizzati in precedenza.

Il gruppo di ventilazione mostrato nelle figure 2 e 3 comprende anch’esso una struttura di supporto o convogliatore 1, realizzato con un materiale plastico stampato, e definente un condotto 3 nel quale è montata girevole una ventola 2 azionata, in modo per sé noto e non illustrato, da un motore elettrico, quale un motore in corrente continua, con o senza spazzole.

La ventola 2 presenta un mozzo centrale 4, dal quale si estende una pluralità di pale 5, le cui estremità radialmente esterne si raccordano alla parte principale cilindrica 6a di un anello periferico 6 che ad un’estremità forma un labbro 6b che si allarga verso l’esterno.

Detto labbro 6b ha una forma sostanzialmente tronco-conica, con un angolo di inclinazione α (angolo di divergenza rispetto all’asse) convenientemente compreso tra 115° e 145°.

Il condotto 3 definito nel convogliatore 1 presenta una prima ed una seconda porzione assiale 3a e 3b, essenzialmente cilindriche, con una sezione trasversale rispettivamente maggiore e minore. Tali porzioni 3a e 3b del condotto 3 sono interconnesse tra loro da una porzione intermedia di raccordo 3c che presenta anch’essa una forma sostanzialmente tronco-conica, con un angolo di inclinazione almeno approssimativamente corrispondente a quello del labbro 6b dell’anello periferico 6 della ventola 2. La porzione di raccordo 3c del condotto 3 è in particolare affacciata ed almeno approssimativamente parallela alla superficie esterna del labbro 6b.

Come meglio si vede nella figura 3, fra l’anello periferico 6 della ventola 2 e la parete del condotto 3 è definito un passaggio anulare, complessivamente indicato con 7. Tale passaggio 7 comprende una parte 7a, definita fra il labbro 6b dell’anello 6 e la porzione di raccordo 3c della parete del condotto 3. Tale porzione 7a del passaggio anulare 7 si estende secondo una direzione formante un angolo relativamente all’asse del gruppo di ventilazione, e avente dunque una componente radiale.

Il passaggio 7 comprende inoltre una seconda parte 7b, essenzialmente assiale, definita fra la parte cilindrica 6a dell’anello 6 e la porzione 3b della parete del condotto 3.

Nella realizzazione illustrata la parete del condotto 3 presenta un ulteriore porzione 3d che si raccorda alla porzione 3b da parte opposta rispetto alle porzioni 3a e 3c. Tale terza porzione 3d si estende assialmente oltre l’anello periferico 6 della ventola 2 e presenta anch’essa una forma sostanzialmente tronco-conica, convergente in allontanamento dalla ventola 2. La porzione 3d della parete del condotto 3 presenta un angolo di inclinazione che è anch’esso almeno approssimativamente corrispondente a quello della porzione di raccordo 3c e del labbro 6b dell’anello 6.

Fra il margine distale della porzione di parete 3d e il bordo inferiore della porzione cilindrica 6a dell’anello 6 risulta definito un passaggio anulare di imbocco, indicato con 8 nella figura 3.

Nella realizzazione illustrata nelle figure 2 e 3 alla struttura di supporto o convogliatore 1 è associato un anello anti-ricircolo 9. Tale anello 9 si estende presso l’estremità superiore della porzione 7a del condotto 7, da parte opposta alla porzione 7b di tale condotto.

L’anello anti-ricircolo 9 presenta una porzione distale 9a affacciata al labbro 6b dell’anello periferico 6 della ventola 2. Tale porzione 9a dell’anello 9 è di forma almeno approssimativamente tronco-conica, convergente in direzione della ventola 2, con un angolo di inclinazione che mediamente corrisponde almeno approssimativamente a quello del suddetto labbro 6b.

Il labbro 6b dell’anello periferico 6 della ventola 2 presenta una superficie esterna 6c tronco-conica avente un profilo essenzialmente lineare, ed una superficie interna 6d avente un profilo convesso, in particolare un profilo parabolico (figura 3).

L’anello anti-ricircolo 9 presenta convenien temente un profilo interno 9b concavo, preferibilmente parabolico, ed un profilo esterno convesso 9c, anch’esso preferibilmente parabolico.

Fra la superficie interna 6d del labbro 6b dell’anello 6 e la superficie interna 9b dell’anello anti-ricircolo 9 risulta definita un’ulteriore porzione 7c del passaggio 7.

Nel passaggio anulare 7, dalla zona di raccordo fra l’anello anti-ricircolo 9 e la porzione 3a del condotto 3 si estende una sporgenza anulare 10, verso il labbro 6b dell’anello periferico 6 della ventola 2.

La sporgenza anulare 10 crea un restringimento localizzato in detto passaggio, relativamente al bordo distale del labbro 6b.

Sebbene nelle figure 2 e 3 l'anello antiricircolo 9 e la sporgenza anulare 10 siano rappresentati come realizzati in un sol pezzo con la struttura di supporto o convogliatore 1, essi possono essere convenientemente realizzati come componente separato da detta struttura o convogliatore, così da semplificare le relative operazioni di stampaggio, in particolare evitando di dover realizzare parti a sottosquadro.

Nel funzionamento, la rotazione della ventola 4 provoca l’induzione di un flusso d’aria attraverso il condotto 3 del convogliatore 1, come indicato dalle linee di flusso rappresentate a linee tratteggiate nella figura 3.

La parte preponderante di tale flusso attraversa il labbro anti-ricircolo 9 e passa fra l’anello periferico 6 ed il mozzo 4 della ventola 2.

Una frazione minoritaria del flusso d’aria indotto ricircola intorno all’anello periferico 6 della ventola 2, come è indicato dalla linea di flusso F nella figura 3: tale flusso penetra nel passaggio anulare 7 attraverso l’apertura 8, le porzioni 7b, 7a, e poi la porzione 7c di tale passaggio.

Il gruppo di ventilazione secondo l’invenzione, realizzato come sopra descritto, permette di ridurre al minimo il flusso disperso concatenato nel passaggio anulare definito fra l’anello periferico della girante e la parete del condotto del convogliatore. Risulta inoltre possibile ridurre le ampiezze dei gap fra l’anello periferico della girante, la parete del condotto del convogliatore e l’anello anti-ricircolo.

Naturalmente, fermo restando il principio del trovato, le forme di attuazione ed i particolari di realizzazione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto è stato descritto ed illustrato a puro titolo di esempio non limitativo, senza per questo uscire dall’ambito dell’invenzione come definito nelle annesse rivendicazioni.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Gruppo di ventilazione, particolarmente per uno scambiatore di calore di un autoveicolo, comprendente una struttura di supporto o convogliatore (1) in cui è realizzato un condotto (3) presentante almeno una prima ed una seconda porzione assiale (3a, 3b) di sezione trasversale maggiore e rispettivamente minore, interconnesse fra loro da una porzione intermedia di raccordo (3c), e un motoventilatore includente una ventola (2) montata girevole in detto condotto (3) e comprendente una pluralità di pale (5) che si estendono tra un mozzo centrale (4) ed un anello periferico (6); detto anello periferico (6) presentando una parte principale essenzialmente cilindrica (6a) a cui sono connesse le estremità radialmente esterne delle pale (5), e a cui si raccorda un labbro di estremità (6b) che si allarga verso l’esterno; la disposizione essendo tale per cui fra l’anello periferico (6) della ventola (2) e la parete del condotto (3) della struttura di supporto o convogliatore (1) è definito un passaggio anulare (7) comprendente una prima parte (7a) che si esten de in una direzione avente una componente radiale, definita fra il labbro (6b) dell’anello (6) della ventola (2) e detta porzione di raccordo (3c) del condotto (3), e una seconda parte (7b) essenzialmente assiale, definita fra la parte cilindrica (6a) dell’anello (6) della ventola (2) e la seconda porzione (3b) di detto condotto (3); il gruppo di ventilazione essendo caratterizzato dal fatto che il labbro (6b) dell’anello periferico (6) della ventola (2) ha una forma sostanzialmente troncoconica, e la porzione di raccordo (3c) del suddetto condotto (3) è anch’essa di forma sostanzialmente tronco-conica, con un angolo di inclinazione (α) almeno approssimativamente corrispondente a quello di detto labbro (6b) della ventola (2), e compreso fra 115° e 145°.
2. Gruppo di ventilazione secondo la rivendicazione 1, in cui detto labbro (6b) della ventola (2) presente una superficie esterna (6c) tronco-conica a profilo lineare, e una superficie interna (6d) avente un profilo convesso, in particolare parabolico.
3. Gruppo di ventilazione secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui il suddetto condotto (3) presenta una terza porzione (3d) che si raccorda alla seconda porzione (3b) da parte opposta alla prima (3a), detta terza porzione (3d) del condotto (3) estendendosi assialmente oltre l’anello (6) della ventola (2) e presentando una forma sostanzialmente tronco-conica che converge in allontanamento dalla ventola (2) e che presenta un angolo di inclinazione almeno approssimativamente corrispondente a quello della porzione di raccordo (3c) di detto condotto (3).
4. Gruppo di ventilazione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui alla struttura di supporto o convogliatore (1) è associato un anello anti-ricircolo (9) che si estende presso l’estremità della prima porzione (3a) del condotto (3) opposta alla seconda porzione (3b) di tale condotto (3), ed è affacciato al labbro (6b) della ventola (2); detto anello anti-ricircolo (9) essendo convergente in direzione della ventola (2) con un angolo di inclinazione mediamente corrispondente a quello di detto labbro (6b).
5. Gruppo di ventilazione secondo la rivendicazione 4, in cui detto anello anti-ricircolo (9) presenta un profilo esterno (9c) convesso, preferibilmente parabolico, ed un profilo interno concavo (9b), anch’esso preferibilmente parabolico.
6. Gruppo di ventilazione secondo la rivendicazione 4 o 5, in cui in detto passaggio anulare (7) è realizzata una sporgenza (10), parimenti anulare, che si estende dalla zona di raccordo fra l’anello anti-ricircolo (9) e la prima porzione (3a) del suddetto condotto (3), in direzione del labbro (6b) dell’anello periferico (6) della ventola (2), creando un restringimento localizzato in detto passaggio (7).