IT202100001727A1 - Sistema di isolamento termico di un vano motore mediante l’utilizzo di materiali compositi - Google Patents

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thermal
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Description

Descrizione dell?invenzione avente per titolo:
?SISTEMA DI ISOLAMENTO TERMICO DI UN VANO MOTORE MEDIANTE L?UTILIZZO DI MATERIALI COMPOSITI?
Descrizione
Campo della tecnica
L?invenzione opera nell?ambito dei materiali termoisolanti, in particolare nel settore delle automobili. Pi? dettagliatamente la presente invenzione propone un nuovo ed innovativo materiale per la protezione dal calore generato dal monoblocco del motore durante la combustione o durante una qualsiasi fase di funzionamento.
Arte Nota
Nel settore delle automobili la ricerca sui nuovi materiali e, in particolare, sui nuovi polimeri, ? sempre all?avanguardia per via delle crescenti esigenze del mercato. Sia i clienti, che le normative internazionali, spingono da anni le case automobilistiche a innovare costantemente i materiali per fornire le massime prestazioni tecniche mantenendo i costi bassi ed il rispetto per l?ambiente.
Tra le prestazioni pi? importanti che determinano la preferenza dei consumatori, ci sono senza dubbio le condizioni di comfort dell?abitacolo, che quindi non deve risentire del calore proveniente dal motore n? del calore proveniente dai collettori di scarico e dalla marmitta stessa. Per garantire le corrette condizioni climatiche all?interno del veicolo, sono stati quindi sviluppati numerosi materiali che fungono da termoisolanti.
I materiali termoisolanti sono in genere collocati nei veicoli, in prossimit? del motore e del vano motore in modo da garantire il comfort all?interno dell?abitacolo malgrado le elevate temperature prodotte.
La problematica inerente questo tipo di elementi costitutivi del veicolo sta nel fatto che le caratteristiche ottimali sono ottenute dalla combinazione delle propriet? meccaniche e termiche di pi? materiali.
Quando pi? materiali sono disposti a strati, si osserva il rischio di distacco dei diversi layers. Analogamente quando un materiale pi? rigido ? accoppiato ad uno meno rigido si pu? osservare uno schiacciamento di questo secondo materiale, con conseguente perdita delle prestazioni richieste.
Alcune privative internazionali riguardano questo tipo di componenti dei veicoli, come, ad esempio, il brevetto di origine coreana ed esteso a livello mondiale WO 2016 190 596. Tale privativa riguarda un materiale in fibra di polichetone ottenuto per centrifugazione del copolimero, lavaggio, asciugatura e stiramento. La fibra di polichetone ha eccellenti propriet? di resistenza alle sollecitazioni meccaniche, allungamento, resistenza all?acqua, resistenza al calore e conducibilit? termica e consente la produzione di oggetti altamente resistenti non solo alle alte temperature ma, addirittura, anche antiproiettile.
Sebbene la qualit? dell?oggetto cos? prodotto sia elevata, questo, visto l?alto costo produttivo, viene utilizzato per carri armati e altre dotazioni militari, mentre risulta sconveniente per produzioni pi? massive.
Scopo del brevetto ? quindi quello di fornire un sistema di isolamento termico atto a garantire il comfort necessario ai passeggeri del veicolo mediante utilizzo di materiali compositi.
Descrizione dell?invenzione
Secondo la presente invenzione viene realizzato un sistema di isolamento termico mediante l?utilizzo di materiali compositi che risolve efficacemente le problematiche suesposte.
L?innovativo sistema di isolamento termico prevede l?accoppiamento di due materiali diversi fra loro al fine di comporre una membrana definita ?sandwich?, con l?obiettivo di ottenere un materiale con maggiori capacit? termoisolanti.
Tale effetto si ottiene abbinando, ad un pannello in carbonio di uno spessore che varia dai 2 ai 5 millimetri, una lamina di alluminio di uno spessore compreso tra 0,5 e 1 millimetro.
Quando questi due elementi sono combinati tra loro, mediante incollaggio, entrambi i materiali aumentano la loro resistenza termica. In particolare il pannello di carbonio ha lo scopo di isolare l?abitacolo dal vano motore, proteggendolo dalle elevate temperature; la lamina di alluminio ? invece atta a riflettere il calore emesso dal motore e a disperdere il calore su tutta la superficie del materiale termoisolante, evitando di sollecitare costantemente gli stessi punti. Il sistema di isolamento termico deve seguire la forma del vano motore, comprendendo quindi una pluralit? di pannelli termoisolanti. Detti pannelli vengono abbinati l?uno all?altro mediante degli incastri compatibili, posizionati sui bordi esterni.
Per facilitare l?accoppiamento dei pannelli adiacenti tra loro, pu? essere utilizzato un velcro atto a fissare la posizione di detti pannelli.
Una volta composta la protezione termica del vano motore mediante l?accoppiamento di pi? pannelli, risulta evidente la scarsa capacit? isolante delle giunzioni, ovvero degli spazi vuoti creati dall?unione di pi? pannelli termoisolanti. Per ovviare a questo problema ? previsto l?utilizzo di apposite guarnizioni resistenti alle alte temperature.
Il sistema di isolamento termico prevede anche la possibilit? di essere modulato, prevede quindi un rinforzo aggiuntivo nei punti pi? sollecitati. L?effetto ? ottenuto grazie ad una pluralit? di bottoni presenti sui bordi esterni di ciascun pannello, atti ad accoppiarsi con gli ulteriori pannelli di rinforzo, ottenendo cos? una pluralit? di strati nei punti pi? sollecitati.
In una sua forma di realizzazione, i bottoni sono sostituiti da cerniere metalliche atte a rendere la giunzione tra i due pannelli termoisolanti pi? ermetica.
Ogni pannello termoisolante ha delle dimensioni proprie ed uniche al fine di soddisfare i requisiti di isolamento termico nel migliore dei modi. Zone pi? sollecitate sono ovviamente dimensionate maggiormente.
Un?etichetta viene appositamente incisa sul pannello di carbonio allo scopo di riportare le caratteristiche dimensionali del pannello come lo spessore e la trasmittanza termica.
In una sua forma di realizzazione, detta etichetta viene stampata e incollata appositamente sulla superficie esterna del pannello termoisolante.
Per facilitare il montaggio della struttura termoisolante, viene fornito all?operatore un codice inciso su detto pannello termoisolante. Detto codice ? atto a fornire un?indicazione geometrica al fine di semplificare l?assemblaggio dell?intero sistema termoisolante.
A titolo esemplificativo ma non limitativo il codice ? sostituito da un codice QR, inciso sul pannello di carbonio, atto ad essere scannerizzato ed elaborato da un apposito lettore digitale al fine di fornire un sostanziale aiuto all?operatore nel comprendere la composizione dell?intero sistema termoisolante.
All?interno di detti pannelli termoisolanti possono essere installati una pluralit? di sensori termici, al fine di monitorare costantemente la temperatura registrata all?esterno del motore. Dette informazioni relative alla temperatura vengono comunicate direttamente al conducente del mezzo di trasporto.
Detti sensori termici riescono anche a registrare la quantit? di calore assorbita dai pannelli termoisolanti, consigliandone quindi la sostituzione nel caso in cui i pannelli fossero stati esposti per troppo tempo a scambi termici fuori scala.
La presente invenzione risulta essenziale per separare il locale dedicato ai passeggeri dal vano motore o da una sala macchine. ? il caso di veicoli su strada o di imbarcazioni a vela e a motore che necessitano di garantire un elevato comfort ai passeggeri anche quando i volumi interni del mezzo di trasporto sono ristretti.
I vantaggi offerti dalla presente invenzione sono evidenti alla luce della descrizione fin qui esposta e saranno ancora pi? chiari grazie alle figure annesse e alla descrizione dettagliata.
Descrizione delle figure
L?invenzione verr? qui di seguito descritta in almeno una forma di realizzazione preferita a titolo esplicativo e non limitativo con l?ausilio delle figure annesse, nelle quali:
- FIGURA 1 mostra una sezione trasversale del sistema di isolamento termico mediante l?utilizzo di materiali compositi. In particolare risulta ben visibile come i due pannelli di termoisolanti 20 possano impegnarsi tra di loro mediante l?utilizzo di appositi incastri 12 posizionati sui bordi laterali dei pannelli di carbonio 10.
Sulla sommit? superiore di ogni pannello di carbonio 10, sono applicate delle lamine di alluminio 11 atte a riflettere il calore e a diffonderlo in maniera uniforme su tutta la superficie termoisolante.
Il pannello di carbonio 10 assume cos? la funzione di isolante termico mentre la lamina di alluminio 11 la funzione riflettente del sistema.
- FIGURA 2 mostra una vista in pianta di due possibili realizzazioni di pannello termoisolante 20.
Per modulare il sistema di isolamento termico, ? previsto l?utilizzo di una pluralit? di bottoni 13 atti a facilitare l?accoppiamento di pi? pannelli termoisolanti 20 al fine di aumentare gli strati, e quindi lo spessore, nelle zone pi? sollecitate dal calore.
Una guarnizione 15 ? presente sui bordi dediti all?accoppiamento dei pannelli 20 al fine di minimizzare la dispersione di calore dovuta alla giunzione.
Un?etichetta 14 viene appositamente incisa o stampata per descrivere le propriet? termiche e le dimensioni esatte.
Per agevolare la costruzione e l?assemblaggio dei pannelli termoisolanti 20 viene inciso un codice che, in una sua forma di realizzazione, ? sotto forma di codice QR. Detto codice riporta la posizione geometrica del pannello 20 per facilitarne il montaggio.
Una pluralit? di sensori di temperatura 17 possono essere installati per monitorare la temperatura esterna dell?apparato motore, al fine di informare il conducente nel caso la temperatura raggiungesse valori al di fuori dalla norma. Descrizione dettagliata dell?invenzione
La presente invenzione verr? ora illustrata a titolo puramente esemplificativo ma non limitativo o vincolante, ricorrendo alle figure le quali illustrano alcune realizzazioni relativamente al presente concetto inventivo.
Con riferimento alla FIG. 1 ? illustrata una sezione trasversale di detta invenzione, esplicitando in che modo due o pi? pannelli termoisolanti 20 sono atti ad impegnarsi tra di loro. Ci? ? possibile grazie a degli incastri 12 posizionati sui bordi esterni dei pannelli di carbonio 10.
Detti pannelli di carbonio 10, costituiscono la base di detto sistema termoisolante. Ogni pannello di carbonio ha uno spessore che varia dai 5 ai 2 millimetri.
Il carbonio, grazie alle sue caratteristiche fisiche, ? atto ad isolare efficacemente il calore emesso dal motore. Al fine di rendere tutto il sistema pi? efficace risulta essenziale l?applicazione di una lamina di alluminio 11 sulla sommit? superiore di ogni pannello di carbonio 10.
Detta lamina di alluminio 11, avendo una forte capacit? riflettente, ? atta a disperdere il calore in maniera uniforme su tutta la superficie, evitando cos? di sollecitare sempre le parti di carbonio pi? esposte agli scambi termici. La lamina di alluminio 11 ha uno spessore che varia da 0,5 a 1 millimetro.
L?accoppiamento di alluminio e carbonio, crea di conseguenza una membrana denominata ?sandwich? atta ad incrementare l?isolamento termico, riducendo i pesi e gli ingombri che caratterizzerebbero un vecchio sistema di isolamento termico.
Per facilitare l?accoppiamento di due o pi? pannelli termoisolanti 20, pu? essere utilizzato un velcro, creando cos? una leggera sovrapposizione dei pannelli 20. Con riferimento alla FIG. 2 sono messe in evidenza le guarnizioni 15 resistenti alle alte temperature, atte a mantenere le caratteristiche di isolamento termico anche in corrispondenza delle giunzioni di pi? pannelli 20.
Al fine di rendere modulabile l?intero sistema di isolamento termico, ogni pannello termoisolante 20 ? dotato di bottoni 13 atti a rendere i singoli pannelli 20 sovrapponibili, creando cos? pi? strati di materiale termoisolante nei punti dove risulta necessario amplificare l?isolamento termico.
Una alternativa ai bottoni ? data da una pluralit? di cerniere metalliche posizionate preferibilmente sui bordi esterni dei pannelli termoisolanti 20.
Un?etichetta 14 viene preferibilmente incisa su ogni pannello 20 e riporta le informazioni relative alle caratteristiche dimensionali di detto pannello termoisolante 20 e alla sua capacit? isolante.
Detta etichetta 14 viene incisa per evitare ingombri e possibili cancellazioni ma, in una sua forma di realizzazione, pu? essere stampata ed incollata sulla superficie inferiore del pannello 20, ovvero sul lato non esposto al calore emesso dal vano motore.
Per facilitare l?assemblaggio dell?innovativo sistema di isolamento termico, agli operatori viene fornito un codice, inciso su ogni singolo pannello 20, atto ad esplicitare la posizione geometrica di ogni pannello termoisolante 20.
Detto codice, in una sua forma di realizzazione comprende un QR code 16 atto ad essere letto da un apposito lettore digitale, al fine di mostrare un disegno tridimensionale che possa facilitare la comprensione del sistema di assemblaggio. All?interno di ogni pannello termoisolante 20, in una sua forma di realizzazione, sono installate una pluralit? di sensori di temperatura 17 atti a monitorare la temperatura esterna emanata dal motore. Le informazioni ricavate da detti sensori 17 sono inviate al conducente del mezzo di trasporto.
? infine chiaro che all?invenzione fin qui descritta possono essere apportate modifiche, aggiunte o varianti ovvie per un tecnico del ramo, senza per questo fuoriuscire dall?ambito di tutela che ? fornito dalle rivendicazioni annesse.

Claims (8)

Rivendicazioni
1. Sistema di isolamento termico di un vano motore mediante l?utilizzo di materiali compositi caratterizzato dal fatto di comprendere una pluralit? di pannelli di carbonio (10) con uno spessore compreso tra 2 mm e 5 mm, sui quali vengono applicati, tramite incollaggio, delle lamine di alluminio (11) con uno spessore compreso tra 0,5 mm e 1 mm ciascuna, dando origine cos? ad una membrana in sandwich che costituisce il pannello termoisolante (20); detto sistema comprendendo:
- una pluralit? di pannelli di carbonio (10) che costituiscono l?isolante termico necessario ad isolare il calore di un vano motore dall?abitacolo di un veicolo;
- una pluralit? di lamine di alluminio (11), posizionate sulla sommit? dei pannelli di carbonio (10) mediante incollaggio, atte a riflettere il calore emanato dal motore e a diffondere detto calore in maniera costante su tutta la superficie evitando cos? di sollecitare sempre i punti pi? esposti alle alte temperature;
- una pluralit? di incastri (12) sui bordi di ogni pannello di carbonio (10), atti a collegare ogni pannello termoisolante (20) con il pannello termoisolante (20) adiacente;
- una pluralit? di guarnizioni (15) resistenti alle alte temperature, atte a mantenere l?isolamento termico anche in corrispondenza delle giunzioni dei diversi pannelli (20);
- una pluralit? di bottoni (13), posizionati sui bordi esterni dei pannelli termoisolanti (20), atti a modulare detto sistema di isolamento termico garantendo la possibilit? di aggiungere pi? pannelli (20), creando pi? strati, nei punti pi? interessati dallo scambio termico;
- almeno una etichetta (14), incisa su detto pannello termoisolante (20), atta a fornire informazioni riguardo le caratteristiche dimensionali del pannello (20) in oggetto; detta etichetta (14) riportando le informazioni relative allo spessore, e alla trasmittanza termica di detto pannello termoisolante (20);
- almeno un codice, inciso su detto pannello termoisolante (20), che descrive la geometria del sistema di isolamento termico, specificando la posizione che il pannello termoisolante (20) in oggetto deve avere rispetto al vano motore per cui ? stato ideato.
2. Sistema di isolamento termico di un vano motore mediante l?utilizzo di materiali compositi, secondo la precedente rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che gli incastri (12) sui bordi di ogni pannello (20) sono facilitati da un velcro che mantiene i pannelli (20) adiacenti tra loro.
3. Sistema di isolamento termico di un vano motore mediante l?utilizzo di materiali compositi, secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che per modulare il sistema di isolamento termico in oggetto vengono usate una pluralit? di cerniere di materiale metallico resistenti alle alte temperature.
4. Sistema di isolamento termico di un vano motore mediante l?utilizzo di materiali compositi, secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che detta etichetta (14) ? stampata ed incollata direttamente sulla superficie esterna del pannello termoisolante (20).
5. Sistema di isolamento termico di un vano motore mediante l?utilizzo di materiali compositi, secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che detto codice ? riportato mediante codice QR (16) al fine di rendere la lettura da parte dell?operatore pi? chiara mediante un dispositivo di lettura digitale che riporta lo schema costruttivo tridimensionale.
6. Sistema di isolamento termico di un vano motore mediante l?utilizzo di materiali compositi, secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che all?interno di ogni pannello termoisolante (20) sono compresi una pluralit? di sensori di temperatura (17) atti a comunicare al conducente del veicolo la temperatura esterna raggiunta dal motore.
7. Sistema di isolamento termico di un vano motore mediante l?utilizzo di materiali compositi, secondo la precedente rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detti sensori di temperatura (17) sono atti a fornire uno storico di utilizzo dei pannelli termoisolanti (20) e a consigliarne la sostituzione nel caso le temperature assorbite siano state eccessive e troppo prolungate nel tempo.
8. Uso di un sistema di isolamento termico di un vano motore mediante l?utilizzo di materiali compositi, secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in un mezzo di trasporto stradale o su imbarcazioni a vela o a motore.
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WO2016190596A2 (ko) 2015-05-27 2016-12-01 (주)효성 폴리케톤 섬유를 포함하는 산업용 폴리케톤 산업 제품 및 그 제조방법

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