ITBO20010369A1 - Dispositivi di filtraggio in corpo unico per l'aria di alimentazione di motori a combustione - Google Patents

Description

DISPOSITIVO DI FILTRAGGIO IN CORPO UNICO PER L’ARIA DI ALIMENTAZIONE DI MOTORI A COMBUSTIONE.

DESCRIZIONE DELL’INVENZIONE

La presente invenzione s’inquadra nel settore tecnico concernente i dispositivi per il filtraggio dell’aria comburente per motori ad esempio a combustione.

L’invenzione si riferisce ad un dispositivo di filtraggio in corpo unico dell’aria d’alimentazione di motori a combustione, sovralimentati e ad aspirazione naturale, specialmente di elevate prestazioni e destinato al montaggio in una relativa sede ricavata in un condotto di aspirazione.

Nel settore automobilistico la filtrazione dell’aria riveste particolare importanza in quanto evita l’ingresso di corpi estranei nel motore.

Sono noti filtri dell’aria cilindrici o conici destinati ad essere fissati ad un condotto di aspirazione o contenuti in un involucro dotato di aperture d’ingresso dell’aria ambientale e connesso al relativo condotto d’aspirazione. Il principale svantaggio dei filtri dell’aria cilindrici o conici consiste nel loro elevato peso che causa eccessive sollecitazioni dei relativi attacchi, con rischi di distacco e guasti, ed aumenta il rapporto peso/potenza riducendo le prestazioni del mezzo su cui sono installati.

Altro svantaggio consiste nel loro elevato ingombro che ne impedisce l’installazione in numerosi vani motori.

Sono noti dispositivi filtranti di forma appiattita dotati di un elemento filtrante ondulato, generalmente in poliestere o in carta, fissato a un pesante supporto destinato a conferire resistenza al filtro ed a riscontrare a tenuta d’aria le pareti della relativa sede.

Il supporto è generalmente ricavato tramite un getto di fusione di materiale poliuretanico inglobante la porzione perimetrale dell’elemento filtrante.

Il principale svantaggio di detti filtri appiattiti noti consiste nei fatto che il supporto deve essere di elevate dimensioni per conferire sufficiente resistenza meccanica al filtro risultando eccessivamente pesante e nel fatto che la superficie utile dell’elemento filtrante è insufficiente perché quest’ultimo deve essere moderatamente ondulato per consentire la penetrazione del materiale poliuretanico fuso tra gli interstizi dell’ondulazione dell’elemento filtrante stesso.

Un altro svantaggio consiste nell’elevata riduzione del flusso d’aria attraverso il filtro causata dall’elevata resistenza degli elementi filtranti in poliestere o in carta che, inoltre presentano il cosiddetto “effetto spugna” che provoca problemi tecnici ai motori sportivi in presenza d’umidità.

Un ulteriore svantaggio consiste nel fatto che il supporto in poliuretano non resiste a temperature superiori a 90° possibili nei motori ad alte prestazioni. Lo scopo principale della presente invenzione è quello di proporre un dispositivo di filtraggio in corpo unico dell’aria di alimentazione di motori a combustione estremamente robusto ed affidabile, in grado di resistere a sollecitazioni meccaniche tipiche dei veicoli da competizione ed a temperature fino a circa 250° C, e nel contempo leggero ed in grado di ridurre le perdite di carico del flusso d’aria.

Ulteriore scopo della presente invenzione è quello di proporre un dispositivo esente dall’effetto spugna e dotato di un elevato valore filtrante dell’aria.

Un altro scopo è quello di proporre un dispositivo avente contenute dimensioni esterne pur presentando un’elevatissima superficie dell’elemento filtrante.

Gli scopi sopra indicati vengono ottenuti in accordo con il contenuto delle rivendicazioni.

Le caratteristiche dell’invenzione sono evidenziate nel seguito con particolare riferimento alle allegate tavole di disegno, in cui:

- la figura 1 illustra una vista assonometrica del dispositivo oggetto della presente invenzione;

- la figura 2 illustra una vista laterale di un primo elemento del dispositivo di figura 1 ;

- la figura 3 illustra un vista in sezione secondo il piano III - III di figura 2; - la figura 4 illustra una vista parziale, ingrandita ed in sezione di un elemento filtrante di figura 1 ;

- la figura 5 illustra una vista laterale di un secondo elemento del dispositivo di figura 1;

- le figure da 6 a 8 illustrano viste rispettivamente in pianta, frontale ed in sezione longitudinale di una variante del dispositivo di figura 1.

Con riferimento alle figura da 1 a 5, con 1 viene indicato un dispositivo di filtraggio in corpo unico dell ’aria di alimentazione di motori a combustione comprendente un elemento filtrante 2 ondulato e un mezzo di supporto 9. L’elemento filtrante 2 comprende due strati in rete 14, in metallo o materiale sintetico composito, tra i quali è interposto uno strato filtrante 15 in fibre sintetiche o naturali, preferibilmente di cotone, tramate ed ordite per realizzare un tessuto o combinate per realizzare un così detto non tessuto.

In una condizione di assemblaggio in corpo unico del dispositivo 1, le fibre dello strato filtrante sono impregnate di olio a bassa viscosità.

L’elemento filtrante 2 è ondulato e presenta ripiegature parallele che seguono un andamento approssimativamente sinusoidale ovvero a zig-zag con vertici arrotondati ed ha una pianta che riproduce approssimativamente la forma di una sede per il dispositivo 1 ricavata in un condotto di aspirazione del motore.

Il mezzo di supporto 9 comprende due elementi, primo 3 e secondo 4, di forma anulare riproducente il perimetro in pianta dell’elemento filtrante 2 e rispettivamente dotati di un bordo sagomato, primo 21 e secondo 22, pressoché complementari e che riproducono, l’andamento ondulatorio periferico dell’elemento filtrante 2.

I bordi sagomati primo 21 e secondo 22 presentano una pluralità di recessi 13 e di cuspidi 12 arrotondati con relativi raggi di curvatura rispettivamente uguale o maggiore ed uguale o inferiore al raggio di curvatura dei corrispondenti tratti di ondulazione dell’elemento filtrante 2.

Inoltre i recessi 13 e le cuspidi 12 sono raccordati da tratti pressoché rettilinei dei rispettivi bordi sagomati primo 21 e secondo 22 per riprodurre l’andamento a zig-zag delle ripiegature dell’elemento filtrante 2.

Detta forma degli elementi primo 3 e secondo 4 consente un perfetto accoppiamento tra questi ultimi e l’interposta porzione perimetrale dell’elemento filtrante 2.

Gli elementi primo 3 e secondo 4 del mezzo di supporto 9 sono in materiale composito con fibre di carbonio, di Kevlar o di vetro in una matrice di resina sintetica epossidica.

I fissaggi, ovvero assemblaggi, in corpo unico tra gli elementi primo 3 e secondo 4 del mezzo di supporto 9 con la porzione perimetrale dell’elemento filtrante 2 sono realizzati tramite un adesivo bicomponente 8 di tipo epossidico polimerizzato e consolidati in autoclave a temperature e pressioni controllate.

Il primo elemento 3 del mezzo di supporto 9 reca una sede 10, consistente in una scanalatura periferica, per mezzi di tenuta 11 che consistono sostanzialmente in una guarnizione anulare in materiale elastico resistente alle alte temperature ed agli idrocarburi del tipo così detto O-Ring.

Il secondo elemento 4 del mezzo di supporto 9 reca una pluralità di mezzi di fissaggio 6 ciascuno consistente in una flangia sporgente recante un foro 7. Le modalità operative del dispositivo 1 prevedono che quest’ultimo sia posizionato in corrispondenza della relativa sede ricavata nel condotto di aspirazione del motore e sia fissato a quest’ultima tramite viti o spinotti impegnati nei fori 7.

I mezzi di tenuta 11 riscontrano le pareti della sede del dispositivo 1, preferibilmente a monte del flusso d’aria, per obbligare quest’ultimo a fluire totalmente attraverso l’elemento filtrante 2.

Le particelle di polvere ed i corpi estranei trascinati dal flusso d’aria sono trattenuti dallo strato filtrante 15 e dall’olio.

La variante del dispositivo illustrata nelle figure da 6 ad 8 prevede che l’elemento filtrante 2 abbia una pianta con quattro lati rettilinei e che l’elemento di supporto 9 comprenda due elementi prismatici 20 rettilinei a sezione rettangolare destinati ad essere fissati in corpo unico, tramite l’adesivo bicomponente 8, con rispettivi bordi rettilinei dell’elemento filtrante 2.

I bordi ondulati di quest’ultimo sono fissati in corpo unico ad una coppia dei primi elementi 3 e ad una coppia dei secondi elementi 4 dell’elemento di supporto 9. Le estremità degli elementi prismatici 20, primi 3 e secondi 4 sono fissate in corpo unico.

È importante osservare che il dispositivo 1 può comprendere un elemento filtrante 2 con tratti di raccordo molto avvicinati e quindi dotato di una superficie filtrante estremamente elevata.

Il principale vantaggio della presente invenzione è quello di fornire un dispositivo di filtraggio in corpo unico dell’aria di alimentazione di motori a combustione estremamente robusto ed affidabile, in grado di resistere a sollecitazioni meccaniche tipiche dei veicoli da competizione ed a temperature fino a circa 250° C e nel contempo leggero ed in grado di ridurre le perdite di carico del flusso d’aria presentando un’elevatissima superficie dell’elemento filtrante.

Ulteriore vantaggio è quello di fornire un dispositivo esente dall’effetto spugna e dotato di un elevato valore filtrante dell’aria e di un basso costo di realizzazione e dotato di una durata non inferiore a circa 300.000 km di percorrenza del veicolo su cui è installato, comunque utilizzabile con una minima manutenzione e dotato di un filtro di facile smaltimento in quanto realizzato prevalentemente con un materiale naturale.

Si intende che quanto sopra è stato descritto a titolo esemplificativo e non limitativo, per cui eventuali varianti costruttive si intendono rientranti neN’ambito protettivo della presente soluzione tecnica, come sopra descritta e nel seguito rivendicata.

Claims (14)

1. RIVENDICAZIONI 1) Dispositivo di filtraggio in corpo unico per l’aria d’alimentazione di motori a combustione del tipo comprendente un elemento filtrante (2) ondulato e perifericamente fissato ad un mezzo di supporto (9), detto dispositivo (1) essendo caratterizzato dal fatto che il mezzo di supporto (9) comprende almeno un primo elemento (3) ed almeno un secondo elemento (4) rispettivamente dotati di un primo bordo sagomato (21) ed un secondo bordo sagomato (22) per riprodurre l’andamento periferico dell’elemento filtrante (2) e fissati in corpo unico con quest’ultimo.
2. 2) Dispositivo secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che i bordi sagomati, primo (21) e secondo (22), presentano una pluralità di recessi (13) e cuspidi (12) aventi relativi raggi di curvatura rispettivamente uguale o maggiore ed uguale o inferiore del raggio di curvatura dei corrispondenti tratti di ondulazione dell’elemento filtrante (2).
3. 3) Dispositivo secondo la rivendicazione 2 caratterizzato dal fatto che le cuspidi (12) ed i recessi (13) sono raccordati da tratti pressoché rettilinei dei rispettivi bordi sagomati primo (21) e secondo (22).
4. 4) Dispositivo secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che gli elementi, primo (3) e secondo (4), del mezzo di supporto (9) sono anulari.
5. 5) Dispositivo secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che almeno uno degli elementi, primo (3) e secondo (4), del mezzo di supporto (9) reca una sede (10) per mezzi di tenuta (11).
6. 6) Dispositivo secondo la rivendicazione 5 caratterizzato dal fatto che i mezzi di tenuta (11) consistono sostanzialmente in una guarnizione del tipo O-Ring.
7. 7) Dispositivo secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che almeno uno degli elementi, primo (3) e secondo (4), del mezzo di supporto (9) reca una pluralità di mezzi di fissaggio (6).
8. 8) Dispositivo secondo la rivendicazione 7 caratterizzato dal fatto che ciascun mezzo di fissaggio (6) reca almeno un foro (7).
9. 9) Dispositivo secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che il mezzo di supporto (9) comprende una coppia di elementi prismatici (20) destinati ad essere fissati in corpo unico con rispettivi bordi rettilinei dell’elemento filtrante (2) i cui bordi ondulati sono fissati in corpo unico a due dell’almeno un primo elemento (3) ed a due dell’almeno un secondo elemento (4), le estremità degli elementi prismatici (20), primi (3) e secondi (4) essendo fissate in corpo unico.
10. 10) Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che l’elemento filtrante (2) comprende due strati in rete (14) tra i quali è interposto uno strato filtrante (15).
11. 11) Dispositivo secondo la rivendicazione 10 caratterizzato dal fatto che gli strati in rete (14) sono in metallo o materiale sintetico composito e lo strato filtrante (15) è in uno tra fibre di cotone, fibre naturali o fibre sintetiche tessute o non tessute ed impregnate di olio a bassa viscosità.
12. 12) Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che il mezzo di supporto (9) è in almeno uno tra fibre di carbonio, di Kevlar, di vetro in una matrice di resina sintetica.
13. 13) Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che i fissaggi in corpo unico sono realizzati tramite un adesivo bicomponente (8).
14. 14) Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che i fissaggi in adesivi bicomponenti (8) sono consolidati in autoclave.