IT201600068672A1 - CONTROL AND CONTROL EQUIPMENT OF FANS FOR COOLING OR CLEANING THE RADIATOR OF OPERATING MACHINES AND / OR OF VEHICLES - Google Patents
CONTROL AND CONTROL EQUIPMENT OF FANS FOR COOLING OR CLEANING THE RADIATOR OF OPERATING MACHINES AND / OR OF VEHICLESInfo
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Description
Forma oggetto del presente trovato un'apparecchiatura di comando e controllo di ventole di raffreddamento o di pulizia del radiatore di macchine operatrici e/o di veicoli, particolarmente trattori agricoli e fuoristrada. E' noto che l'azionamento di macchine operatrici e veicoli tramite un motore termico comporta la necessità di raffreddare quest'ultimo tramite un liquido refrigerante accumulato all'interno di un radiatore ad alveoli e ricircolato attraverso il motore; il liquido refrigerante è a sua volta raffreddato dall'aria ambiente forzata ad attraversare il radiatore dall'azione aspirante di una ventola rotante. The present invention relates to an apparatus for command and control of fans for cooling or cleaning the radiator of operating machines and / or vehicles, particularly agricultural and off-road tractors. It is known that the operation of operating machines and vehicles by means of a heat engine entails the need to cool the latter by means of a coolant accumulated inside a cellular radiator and recirculated through the engine; the coolant is in turn cooled by the ambient air forced through the radiator by the suction action of a rotating fan.
Assunto come riferimento la normale parte anteriore della macchina/veicolo i tre elementi sono assialmente disposti con radiatore anteriore, motore posteriore e ventola interposta tra i due. Taking the normal front part of the car / vehicle as a reference, the three elements are axially arranged with front radiator, rear engine and fan interposed between the two.
É anche noto, nel settore tecnico dei veicoli genericamente utilizzati in condizioni di elevata quantità di sporco volatile, come nel caso dei trattori agricoli o di veicoli destinati all'uso fuoristrada, ma anche di macchine operatrici che lavorano in condizioni stazionarie, che tale sporco volatile tende a depositarsi sulle superfici alveolari del radiatore di contenimento del fluido refrigerante del veicolo, causando l'intasamento delle stesse e quindi un ridotto e/o mancato raffreddamento del fluido, con conseguente surriscaldamento del motore. It is also known, in the technical sector of vehicles generally used in conditions of high quantity of volatile dirt, as in the case of agricultural tractors or vehicles intended for off-road use, but also of operating machines that work in stationary conditions, that such volatile dirt it tends to deposit on the alveolar surfaces of the radiator containing the vehicle coolant fluid, causing them to become clogged and therefore a reduced and / or non-cooling of the fluid, with consequent overheating of the engine.
E' anche noto che la principale causa di detto accumulo di sporco sul radiatore è costituita dal flusso d'aria forzato dalla ventola, disposta posteriormente al radiatore stesso nel senso di marcia del veicolo e collegata all'albero motore dello stesso, ventola che, posta in rotazione, aspira l'aria forzandola ad attraversare il radiatore, determinando la dissipazione del calore dal fluido refrigerante in esso contenuto, a temperatura più alta, verso l'ambiente esterno, a temperatura inferiore, ma anche il contemporaneo richiamo di polvere e sedimenti che depositandosi passaggio riducendo il flusso dell'aria di raffreddamento . It is also known that the main cause of said accumulation of dirt on the radiator is constituted by the flow of air forced by the fan, located behind the radiator itself in the direction of travel of the vehicle and connected to the motor shaft of the same, fan which, in rotation, it sucks in the air forcing it to cross the radiator, causing the dissipation of heat from the coolant contained in it, at a higher temperature, towards the external environment, at a lower temperature, but also the simultaneous recall of dust and sediments that settling passage reducing the flow of cooling air.
É anche noto che nelle normali condizioni operative detta ventola deve essere posta in rotazione solamente al raggiungimento di una certa prefissata temperatura del fluido refrigerante, rilevata tramite un termostato. It is also known that in normal operating conditions said fan must be set in rotation only when a certain predetermined temperature of the refrigerant fluid is reached, detected by means of a thermostat.
Più in dettaglio si richiede che una ventola per autoveicolo possa aspirare aria dal radiatore verso il motore termico: More in detail, it is required that a motor vehicle fan can suck air from the radiator towards the heat engine:
in quantità ridotta per raffreddamenti in condizioni di bassa temperatura esterna, in reduced quantity for cooling in conditions of low external temperature,
in quantità elevate corrispondentemente a temperature esterne più elevate o all'uso in condizioni gravose che determinano il surriscaldamento del motore, in correspondingly high quantities at higher outside temperatures or use in harsh conditions that cause the engine to overheat,
ma anche but also
forzare temporaneamente aria sul radiatore in senso contrario per ripulirlo dalle impurità accumulatesi durante il normale funzionamento. temporarily force air on the radiator in the opposite direction to clean it of impurities accumulated during normal operation.
Al fine di determinare tali funzionamenti sono note nella tecnica apparecchiature miste di comando della ventola atte a determinare una controllata rotazione della stessa secondo un primo senso di elettromeccanico e una rotazione della ventola secondo un senso di rotazione contrario al primo per la pulizia del radiatore tramite un motore elettrico . In order to determine these operations, mixed control devices for the fan are known in the art, suitable for causing a controlled rotation of the same according to a first electromechanical direction and a rotation of the fan according to a direction of rotation opposite to the first for cleaning the radiator by means of a electric motor .
Ciò implica che la singola pala necessita di due differenti azionamenti di generazione del moto il che implica complicazioni costruttive, necessità di gestione dei due differenti mezzi di generazione del moto con conseguenti aumenti dei costi complessivi. This implies that the single blade requires two different motion generation drives which implies constructive complications, the need to manage the two different motion generation means with consequent increases in overall costs.
Si pone pertanto il problema tecnico di realizzare un'apparecchiatura di comando e controllo della rotazione di mezzi atti a determinare un efficace raffreddamento del fluido refrigerante durante il normale utilizzo della macchina/veicolo, nonché la pulizia degli alveoli del radiatore in caso di ostruzione degli stessi. The technical problem therefore arises of providing an apparatus for command and control of the rotation of means suitable for determining an effective cooling of the coolant fluid during normal use of the machine / vehicle, as well as the cleaning of the radiator cells in case of obstruction of the same. .
Nell'ambito di tale problema si richiede inoltre che tale apparecchiatura sia di contenuti ingombri, particolarmente radiali, assialmente compatta, di facile ed economica produzione ed assemblaggio e facilmente installabile su qualunque macchina operatrice/veicolo senza necessità di dispositivi ausiliari e/o complicate linee di collegamento. Within the scope of this problem, it is also required that this equipment be compact, particularly radial, axially compact, easy and economical to produce and assemble, and can be easily installed on any operating machine / vehicle without the need for auxiliary devices and / or complicated production lines. link.
Tali risultati sono ottenuti secondo il presente trovato da un'apparecchiatura per il comando e controllo della rotazione attorno al proprio asse longitudinale di ventole di raffreddamento del fluido refrigerante contenuto nel radiatore di veicoli, particolarmente trattori agricoli e fuoristrada, e/o macchine operatrici secondo le caratteristiche di rivendicazione 1 e da un assieme di ventola secondo la rivendicazione 10. These results are obtained according to the present invention by an apparatus for the command and control of the rotation around its longitudinal axis of cooling fans of the coolant fluid contained in the radiator of vehicles, particularly agricultural and off-road tractors, and / or operating machines according to the features of claim 1 and a fan assembly according to claim 10.
Maggiori dettagli potranno essere rilevati dalla seguente descrizione di esempi non limitativi di attuazione dell'oggetto del presente trovato effettuata con riferimento ai disegni allegati, in cui si mostra: More details can be found from the following description of non-limiting examples of embodiment of the object of the present invention made with reference to the attached drawings, which show:
in figura 1: una sezione verticale assiale dell'apparecchiatura secondo il presente trovato montata su un supporto fisso; in figure 1: an axial vertical section of the apparatus according to the present invention mounted on a fixed support;
in figura 2: una sezione analoga a quella di fig.l dell'apparecchiatura secondo il presente trovato montata sulla pompa dell'acqua del motore termico. Come illustrato in fig.l e assunto per sola comodità di descrizione e senza significato limitativo un'asse longitudinale X-X corrispondente all'asse di rotazione di una prima ventola 10 e, indicato con la freccia "A", una parte anteriore corrispondente alla posizione di un radiatore 1 e una parte posteriore corrispondente alla posizione del motore termico schematizzato in 2, l'assieme di ventola secondo il trovato comprende: in Figure 2: a section similar to that of Figure 1 of the apparatus according to the present invention mounted on the water pump of the heat engine. As illustrated in Fig. 1, a longitudinal axis X-X corresponding to the rotation axis of a first fan 10 and, indicated by the arrow "A", a front part corresponding to the position of a radiator 1 and a rear part corresponding to the position of the heat engine shown schematically at 2, the fan assembly according to the invention comprises:
+) una prima ventola 10 disposta posteriormente al radiatore 1 e anteriormente al motore 2 e solidale ad un primo mozzo 11 rotante sulla ralla radialmente esterna di un primo cuscinetto 12 la cui ralla interna è calettata su un supporto fisso 5 solidale al motore attraverso il basamento 2 al quale è fissato tramite mezzi a vite 5a. +) a first fan 10 arranged behind the radiator 1 and in front of the engine 2 and integral with a first hub 11 rotating on the radially external washer of a first bearing 12 whose internal washer is keyed on a fixed support 5 integral with the engine through the base 2 to which it is fixed by means of screw means 5a.
Il primo mozzo 11 è sagomato ed esteso in senso assiale e presenta: The first hub 11 is shaped and extended axially and has:
- estremità Ila rivolta verso il radiatore 1 solidale ad una campana 13 cui è vincolata la ventola 10; - end 11a facing the radiator 1 integral with a bell 13 to which the fan 10 is constrained;
estremità opposta llb rivolta verso il motore 2 collegata ad una prima ancora 112 di un primo innesto 110 meglio descritto nel seguito; opposite end 11b facing the motor 2 connected to a first anchor 112 of a first clutch 110 better described below;
preferibilmente il collegamento tra ancora 112 e mozzo 11 è realizzato tramite una membrana elastica 112a atta consentire spostamenti assiali dell'ancora, impedendo rotazioni relative tra le +) una seconda ventola 20 assialmente interposta tra la prima ventola 10 e il motore 2 e solidale ad un secondo mozzo 21 rotante sulla ralla radialmente esterna di un secondo cuscinetto 22 la cui ralla interna è calettata sul primo mozzo 11 della prima ventola 10; preferably the connection between anchor 112 and hub 11 is made by means of an elastic membrane 112a suitable for allowing axial displacements of the anchor, preventing relative rotations between +) a second impeller 20 axially interposed between the first impeller 10 and the motor 2 and integral with a second hub 21 rotating on the radially external washer of a second bearing 22 whose internal washer is keyed on the first hub 11 of the first fan 10;
II secondo mozzo 21 è sagomato ed esteso in senso assiale e presenta: The second hub 21 is shaped and extended axially and has:
estremità 21b rivolta verso il motore 2 collegata ad una seconda ancora 212 di un secondo innesto 210 meglio descritto nel seguito; end 21b facing the motor 2 connected to a second anchor 212 of a second clutch 210 better described below;
preferibilmente il collegamento tra seconda ancora 212 e mozzo 21 è realizzato tramite una membrana elastica 212a atta consentire spostamenti assiali dell'ancora, impedendo rotazioni relative tra le due parti. preferably the connection between the second anchor 212 and the hub 21 is made by means of an elastic membrane 212a able to allow axial displacements of the anchor, preventing relative rotations between the two parts.
Le dette prima 112 e seconda 212 ancora sono atte ad essere richiamate da un relativo elettromagnete III e 211 fisso rispettivamente parte del primo 110 e del secondo 210 innesto. Said first 112 and second 212 are again adapted to be recalled by a relative fixed electromagnet III and 211 respectively part of the first 110 and second 210 coupling.
I due innesti 110,210 condividono un unico rotore 200 rotante su un terzo cuscinetto 201 calettato sul supporto fisso 5; il rotore 200 presenta sezione radialmente esterna conformata secondo una puleggia 3 collegabile tramite una cinghia 3a all'albero del motore termico 2. The two clutches 110,210 share a single rotor 200 rotating on a third bearing 201 keyed on the fixed support 5; the rotor 200 has a radially external section shaped according to a pulley 3 which can be connected by means of a belt 3a to the shaft of the heat engine 2.
Secondo una forma preferita di attuazione, come illustrata, i tre cuscinetti 11,12,201 sono disposti in linea per contenere le dimensioni radiali dell'assieme. According to a preferred embodiment, as illustrated, the three bearings 11,12,201 are arranged in line to contain the radial dimensions of the assembly.
Secondo il trovato si prevede che la prima ventola 10 presenti rispettive pale IOa angolarmente orientate per determinare un primo flusso di aria "B" forzata verso il radiatore 1 e che la seconda ventola 20 presenti rispettive pale 20a angolarmente orientate per determinare un secondo flusso di aria "C" forzata, orientata in senso contrario per l'aspirazione attraverso il radiatore. According to the invention, it is envisaged that the first fan 10 has respective angularly oriented blades 10a to cause a first flow of forced air "B" towards the radiator 1 and that the second fan 20 has respective blades 20a angularly oriented to cause a second flow of air Forced "C", oriented in the opposite direction for intake through the radiator.
Sebbene non illustrati si prevede che l'apparecchiatura di controllo e comando della rotazione delle due ventole comprenda una centralina di controllo e attivazione la quale riceve segnali da sensori atti a rilevare la temperatura del fluido e ad emettere corrispondenti segnali di ON/OFF. Although not illustrated, it is envisaged that the control and command apparatus for the rotation of the two fans comprises a control and activation unit which receives signals from sensors suitable for detecting the temperature of the fluid and for emitting corresponding ON / OFF signals.
Preferibilmente il controllo dell'azionamento delle ventole potrà essere attuato da una centralina PWM di per sé nota nella tecnica e non descritta in dettaglio . Preferably, the control of the operation of the fans can be carried out by a PWM control unit known per se in the art and not described in detail.
Con tale configurazione il funzionamento dell'apparecchiatura è il seguente: With this configuration, the operation of the equipment is as follows:
+) in condizioni di primo 110 e secondo 210 innesto diseccitati la prima 10 e la seconda 20 ventola rimangono ferme in folle, non ricevendo il moto del rotore 200; +) in conditions of the first 110 and second 210 engagement de-energized, the first 10 and the second 20 impellers remain stationary in neutral, not receiving the motion of the rotor 200;
+) in condizioni di normale funzionamento corrispondente al raffreddamento del fluido refrigerante contenuto nel radiatore 1 (freccia B in fig.1): +) in normal operating conditions corresponding to the cooling of the coolant contained in the radiator 1 (arrow B in fig. 1):
rilevato il superamento della programmata soglia di temperatura del fluido oltre la quale è richiesto il raffreddamento, detected that the programmed fluid temperature threshold has been exceeded, beyond which cooling is required,
la centralina eccita il secondo elettromagnete 211 del secondo innesto 210, determinando il richiamo della seconda ancora 212 contro il rotore 200; the control unit excites the second electromagnet 211 of the second clutch 210, causing the second anchor 212 to return against the rotor 200;
- il collegamento pone in rotazione il secondo mozzo 21 e quindi la seconda ventola 20 che aspira aria "C" attraverso il radiatore 1 raffreddando il fluido refrigerante in esso contenuto; - the connection rotates the second hub 21 and therefore the second fan 20 which draws air "C" through the radiator 1, cooling the refrigerant fluid contained therein;
+) in condizioni di funzionamento corrispondente alla necessità di pulire gli alveoli del radiatore dallo sporco accumulatosi (freccia A in fig. 1): si diseccìta il secondo elettromagnete 211 e si eccita il primo elettromagnete 111 che richiama la prima ancora 112 contro il rotore 200; +) in operating conditions corresponding to the need to clean the radiator cells from accumulated dirt (arrow A in fig. 1): the second electromagnet 211 is de-energized and the first electromagnet 111 is energized which draws the first anchor 112 against the rotor 200 ;
il collegamento pone in rotazione il primo mozzo 11 e quindi la prima ventola 10 che forza aria "B" attraverso il radiatore 1 e verso l'esterno, determinando la rimozione dello sporco accumulatosi negli alveoli. the connection rotates the first hub 11 and therefore the first fan 10 which forces air "B" through the radiator 1 and outwards, causing the removal of the dirt accumulated in the alveoli.
In fig.2 è illustrata una seconda forma di attuazione del'apparecchiatura secondo il trovato che prevede in questo caso il montaggio dell'apparecchiatura sulla pompa 6 dell'acqua del motore termico. Fig. 2 illustrates a second embodiment of the apparatus according to the invention which in this case provides for the assembly of the apparatus on the water pump 6 of the heat engine.
In dettaglio: In detail:
+ il primo mozzo 11 è in questo caso montato sulla ralla esterna di un cuscinetto 12 la cui ralla interna è calettata sull'albero 6b della pompa; il cuscinetto 12 è mantenuto in posizione da un fermo 14 assialmente fissato da una vite 14a; + the first hub 11 is in this case mounted on the outer washer of a bearing 12 whose inner washer is keyed on the shaft 6b of the pump; the bearing 12 is held in position by a stop 14 axially fixed by a screw 14a;
+ il rotore 200 è in questo caso reso solidale all'albero 6b della pompa 6 che viene in tal modo in rotazione anche nella condizione di folle di una o l'altra o entrambe le ventole 10,20. + the rotor 200 is in this case made integral with the shaft 6b of the pump 6 which is thus rotated even in the neutral condition of one or the other or both fans 10, 20.
La trasmissione della rotazione, alle due ventole avviene in modo analogo a quello descritto per la forma di attuazione di fig.l e quindi solamente qui richiamata senza necessità di ripetizione. The transmission of rotation to the two fans occurs in a manner similar to that described for the embodiment of fig. 1 and therefore only referred to here without the need for repetition.
Risulta pertanto come l'apparecchiatura secondo il trovato sia atta a determinare due differenti e contrari moti di aria finalizzati in un caso al raffreddamento del fluido e nell'altro alla pulizia del radiatore, con un unica fonte di moto collegata all'albero del motore termico, evitando pertanto la necessità di mezzi ausiliari di generazione del moto quali motori elettrici, e garantendo pertanto elevati rendimenti sia in aspirazione (raffreddamento) sia in soffiaggio (pulizia), rendimento non ottenibile ad esempio con i motori elettrici - per loro natura poco potenti utilizzati per la rotazione della ventola nel senso del soffiaggio per la pulizia del radiatore. It therefore appears that the apparatus according to the invention is capable of causing two different and opposite motions of air aimed in one case at cooling the fluid and in the other at cleaning the radiator, with a single source of motion connected to the shaft of the heat engine , thus avoiding the need for auxiliary means of motion generation such as electric motors, and thus ensuring high yields both in suction (cooling) and blowing (cleaning), a yield that cannot be obtained, for example, with electric motors - by their very nature, they are not very powerful. for the rotation of the fan in the direction of blowing for cleaning the radiator.
Secondo il trovato si prevede anche che la posizione assiale della prima e della seconda ventola possano essere invertite disponendo la seconda ventola 20 di raffreddamento più vicina al radiatore 1 e la prima ventola di aspirazione posteriormente a quella di raffreddamento. According to the invention, it is also envisaged that the axial position of the first and second fan can be inverted by arranging the second cooling fan 20 closer to the radiator 1 and the first intake fan behind the cooling fan.
Preferibilmente il primo 11 e il secondo 21 mozzo sono tra loro concentrici per ridurre gli ingombri assiali dell'apparecchiatura. Preferably the first 11 and the second 21 hubs are concentric to each other to reduce the axial dimensions of the apparatus.
Benché descritta nel contesto di alcune forme di realizzazione e di alcuni esempi preferiti di attuazione dell'invenzione si intende che l'ambito di protezione del presente brevetto sia determinato solo dalle rivendicazioni che seguono. Although described in the context of some embodiments and some preferred examples of embodiment of the invention, it is intended that the scope of protection of the present patent is determined only by the following claims.
Claims (13)
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