ITBO20120298A1 - Unita' di ventilazione. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

“UNITA’ DI VENTILAZIONEâ€

La presente invenzione ha per oggetto una unità di ventilazione ed in particolare una unità di ventilazione comprendente una ventola centrifuga, più precisamente radiale, alloggiata in un corrispondente diffusore.

Le ventole radiali sono ventole di tipo sostanzialmente noto che, poste in rotazione aspirano aria da un ingresso coassiale all’asse di rotazione e generano un flusso d’aria che si diffonde radialmente dalla ventola stessa.

Tali ventole sono generalmente inserite, unitamente ad un rispettivo motore, in diffusori opportunamente sagomati per direzionare e ottimizzare il flusso d’aria generato dalla ventola.

In generale le ventole di cui sopra trovano impiego in campo automotive, ad esempio in auto, camion, macchine agricole, macchine movimento terra, autobus e simili, per asportare calore da scambiatori di calore, per movimentare aria negli abitacoli o, in generale, per il raffreddamento di componenti o elementi soggetti ad aumenti di temperatura durante il loro esercizio.

Ultimamente à ̈ particolarmente sentita l’esigenza di raffreddare, nei veicoli ad alimentazione anche o esclusivamente elettrica, le batterie di accumulo di energia.

In questa particolare applicazione, le ventole note sono state sviluppate per ottenere basse emissioni sonore accompagnate da elevata efficienza fluidodinamica in ingombri relativamente ridotti senza, tuttavia, raggiungere risultati soddisfacenti.

In questo contesto, compito precipuo del presente trovato à ̈ ovviare ai suddetti inconvenienti.

Uno scopo della presente invenzione à ̈ proporre una unità di ventilazione, destinata in particolare al raffreddamento di batterie, avente migliore efficienza rispetto alle soluzioni note.

Ulteriore scopo à ̈ proporre una unità di ventilazione avente emissioni sonore ridotte rispetto alle soluzioni note.

Il compito tecnico precisato e gli scopi specificati sono sostanzialmente raggiunti da una unità di ventilazione secondo la rivendicazione 1.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno maggiormente chiari dalla descrizione indicativa, e pertanto non limitativa, di una forma di realizzazione preferita ma non esclusiva di una unità di ventilazione come illustrato negli uniti disegni in cui:

- la figura 1 illustra una unità di ventilazione secondo la presente invenzione in una vista prospettica schematica parzialmente in esploso;

- la figura 2 illustra l’unità di ventilazione della figura 1 in una vista laterale schematica;

- la figura 3 illustra una sezione dell’unità di ventilazione secondo la linea III-III di figura 2;

- la figura 4 illustra una simulazione fluidodinamica del funzionamento di una unità di ventilazione secondo la presente invenzione;

- la figura 5 illustra una seconda simulazione fluidodinamica del funzionamento di una unità di ventilazione secondo la presente invenzione.

Con riferimento agli allegati disegni con il numero 1 à ̈ indicata una unità di ventilazione secondo la presente invenzione destinata alla generazione di un flusso F di aria di raffreddamento.

L’unità 1 di ventilazione comprende una girante 2 centrifuga, in particolare radiale, di diametro esterno D e girevole attorno ad un asse R di rotazione, dei mezzi di azionamento della girante 2, di tipo sostanzialmente noto e schematizzati con un blocco 3, ed un diffusore 4 di supporto della girante 2.

La girante 2, descritta limitatamente alle parti necessarie alla comprensione della presente invenzione, presenta un mozzo 2a ed una pluralità di pale 2b, con punta 2c, collegate al mozzo 2a.

Il diffusore 4 si sviluppa secondo un piano P perpendicolare all’asse R di rotazione e delimita un condotto 5 di soffiaggio nel quale à ̈ inserita la girante 2.

Il diffusore presenta una prima ed una seconda bocca 6, 7 di uscita del flusso F d’aria; la prima e la seconda bocca di uscita 6, 7 sono disposte da parti opposte rispetto alla girante 2.

La girante 2 centrifuga, la prima bocca 6 di uscita e la seconda bocca 7 di uscita sono fra loro allineate secondo un asse X principale perpendicolare all’asse R di rotazione.

L’asse X individua altresì una direzione di soffiaggio dell’unità 1 di ventilazione che corrisponde, nell’esempio illustrato, alla direzione di sviluppo prevalente del diffusore 4.

Il flusso F di aria esce dal condotto 5 secondo la direzione di soffiaggio in un verso V1 dalla bocca 6 ed esce in un verso V2, opposto a V1, dalla bocca 7.

In altre parole, il diffusore 4 e la girante 2 sono relativamente assemblati e configurati in modo che il flusso generato dalla girante 2 sia distribuito nei versi V1 e V2 della direzione di soffiaggio parallela all’asse X principale.

Il diffusore 4 presenta vantaggiosamente una struttura a simmetria centrale con centro sull’asse R di rotazione. In altre parole, considerando una sezione parallela al piano P, perpendicolare all’asse R, l’asse R stesso individua nell’intersezione con la suddetta sezione il centro di simmetria della sezione considerata.

In tal modo, il flusso F rimane diviso in modo equilibrato in termini di portata fra le due bocche 6, 7 di uscita.

Nell’esempio illustrato il diffusore 4 presenta una forma parallelepipeda, in particolare à ̈ un parallelepipedo retto, comprendente una faccia 8 superiore, una faccia 9 inferiore, una prima ed una seconda faccia laterale 10, 11 mentre le bocche di uscita 6, 7 individuano le restanti due facce del diffusore 4.

La prima e la seconda bocca 6, 7 delimitano rispettivamente una prima ed una seconda sezione 6a, 7a di uscita del flusso F.

La prima e la seconda sezione 6a, 7a di uscita sono trasversali all’asse X ed in particolare perpendicolari allo stesso.

Preferibilmente, inoltre, la prima e la seconda bocca 6, 7 di uscita sono posizionate ad una stessa altezza misurata lungo l’asse R di rotazione.

Preferibilmente, le bocche 6, 7 di uscita sono fra loro uguali e disposte simmetricamente rispetto alla girante 2.

Entrando maggiormente nel dettaglio relativamente alla girante 2, si osserva che la stessa ha, vantaggiosamente, altezza misurata lungo l’asse R confrontabile con l’altezza misurata lungo l’asse R del condotto 5.

Con riferimento in particolare alle figure 3, 4 e 5 si osserva che la girante 2 à ̈ di tipo radiale con pale 2b a punta 2c all’indietro; in tal caso, nelle figure indicate, il verso V3 di rotazione à ̈ antiorario.

Nella soluzione illustrata nelle figure 1, 2, 3 e 5, il diffusore 4 comprende dei mezzi di guida del citato flusso F di aria all’interno del condotto 5.

I mezzi di guida del flusso sono disposti nel diffusore fra la girante 2 e la prima bocca 6 di uscita e fra la girante 2 e la seconda bocca 7 di uscita per guidare il flusso F nel moto all’interno del condotto 5.

Più precisamente, nella forma di realizzazione illustrata in esempio, i mezzi di guida comprendono un primo deviatore di flusso 12, posizionato nel condotto 5 di soffiaggio fra la girante 2 e la prima bocca 6 di uscita, il quale delimita una strozzatura o restringimento 13 nel condotto 5.

I mezzi di guida comprendono, inoltre, un secondo deviatore di flusso 14, posizionato nel condotto 5 di soffiaggio fra la girante 2 e la seconda bocca 7 di uscita, il quale delimita una seconda strozzatura o restringimento 15 nel condotto 5.

Il primo deviatore di flusso 12 e la corrispondente strozzatura 13 ed il secondo deviatore di flusso 12 con la corrispondente strozzatura 14 risultano disposti da parti opposte rispetto alla girante 2 lungo l’asse X. Il primo deviatore di flusso 12 e la corrispondente strozzatura 13 ed il secondo deviatore di flusso 14 con la corrispondente strozzatura 15 risultano disposti da parti opposte rispetto alla girante 2 lungo un asse Y trasversale perpendicolare alla direzione di soffiaggio e all’asse R di rotazione.

L’asse R di rotazione, l’asse X principale e l’asse Y trasversale individuano una terna di assi fra loro ortogonali.

Preferibilmente, il diffusore 4 presenta una struttura a simmetria centrale con centro sull’asse R di rotazione. In altre parole, considerando una sezione parallela al piano P, perpendicolare all’asse R, l’asse R stesso individua nell’intersezione con la suddetta sezione il centro di simmetria della sezione considerata.

Secondo quanto illustrato, essendo la girante 2 di tipo radiale con pale a punta all’indietro e girevole in verso V3 antiorario nelle figure di esempio, il primo deviatore di flusso 12 ed il secondo deviatore di flusso 14 sono posizionati nel condotto 5 in modo che, in uso, data una pala 2b la punta 2c della stessa incontra, nella generazione del flusso F d’aria, prima il primo deviatore di flusso 12 poi la seconda strozzatura 15 poi il secondo deviatore di flusso 14 e infine, prima di incontrare nuovamente il primo deviatore di flusso 12, la prima strozzatura 13.

In tal modo, come sarà chiarito in seguito, il flusso F risulta ottimizzato in termini di rumore ed efficienza. Nell’esempio illustrato, la prima e la seconda faccia 10, 11 laterale del diffusore 4, ovvero le pareti che le definiscono, sono sagomate in modo da realizzare, all’interno del condotto 5, i deviatori di flusso 12 e 14 che si protendono verso l’interno del condotto 5 stesso.

In ulteriori forme di realizzazione, le facce 10, 11 sono piane ed i deviatori di flusso 12, 14 si protendono dalle stesse verso l’interno del condotto 5.

Anche in questa forma di realizzazione, dotata dei deviatori di flusso 12, 14 per la guida del flusso F, il diffusore 4 mantiene, come accennato, una simmetria centrale con centro sull’asse R di rotazione.

Il primo ed il secondo deviatore di flusso 12, 14 hanno analoga conformazione e profilo e presentano ciascuno una rispettiva prima faccia 12a, 14a curvilinea con concavità rivolta verso la girante 2.

La prima faccia 12a, 14a à ̈ definita da una porzione di una superficie cilindrica avente asse principale coincidente con l’asse R di rotazione.

Il primo ed il secondo deviatore di flusso 12, 14 presentano ciascuno una rispettiva seconda faccia 12b, 14b curvilinea con concavità rivolta rispettivamente verso la prima bocca 6 e verso la seconda bocca 7.

Il primo ed il secondo deviatore di flusso 12, 14 presentano ciascuno una cuspide, ovvero una punta arrotondata, 12c, 14c, di raccordo fra la prima faccia 12a, 14a e la seconda faccia 12b, 14b.

Dato il diametro “D†della girante 2 e la larghezza “H†del condotto 5 (misurata secondo l’asse Y) l’altezza “h†, misurata secondo l’asse Y a partire dalla corrispondente parete del diffusore 4, delle cuspidi 12c e 14c à ̈ funzione di “H†e “D†ovvero h=α(H; D).

Analogamente, la distanza “l†delle cuspidi 12c, 14c dall’asse R di rotazione, misurata secondo l’asse X, à ̈ funzione di “H†e “D†ovvero l=β(H; D).

Le funzioni di “H†e “D†sopra indicate sono altresì ponderate sulla base della velocità di rotazione della girante 2.

I mezzi di guida 12, 14 consentono di recuperare, energia dissipata che altrimenti sarebbe persa nella generazione di vortici.

In figura 4, relativa alla soluzione di base del diffusore 4, con il riferimento 16 sono indicati dei ricircoli nel flusso F.

In figura 5 si osserva che i ricircoli sono assenti nella realizzazione dell’unità 1 di ventilazione comprendente i deviatori di flusso 12, 14 a parità di condizioni di lavoro.

Vantaggiosamente, la presenza dei deviatori di flusso 12, 14 determina un guadagno nel rendimento, anche rispetto alla prima forma di realizzazione illustrata nella figura 4, senza compromettere la portata in uscita dall’unità 1 di ventilazione. Inoltre, il flusso F rimane diviso in modo equilibrato in termini di portata fra le due bocche 6, 7 di uscita.

Vantaggiosamente, l’eliminazione dei ricircoli 16 contribuisce ad una riduzione del rumore complessivo dell’unità 1 di ventilazione.

In generale, la simmetria centrale dell’unità 1 di ventilazione consente di uniformare il flusso F in ogni sezione del diffusore 4.

Il posizionamento dei deviatori di flusso 12, 14 all’interno del condotto 5 à ̈ determinato, come accennato, in funzione delle dimensioni della girante 2 e della velocità di rotazione della stessa.

La posizione “l†secondo l’asse X dei deviatori di flusso 12, 14 à ̈ funzione della portata e della velocità di rotazione della girante 2 così come l’altezza “h†dei deviatori di flusso rispetto alla corrispondente parete del diffusore.

Claims (8)

1. RIVENDICAZIONI 1. Unità di ventilazione per la generazione di un flusso (F) di aria comprendente una girante (2) centrifuga girevole attorno ad un asse (R) di rotazione, un diffusore (4) associato a detta girante (2) centrifuga, presentante una prima ed una seconda bocca (6, 7) di uscita disposte da parti opposte rispetto a detta girante (2) centrifuga e delimitante un condotto (5) di soffiaggio di detto flusso (F), detta girante (2) centrifuga essendo inserita in detto condotto (5) di soffiaggio, detta unità di ventilazione essendo caratterizzata dal fatto che detta girante (2) centrifuga, detta prima bocca (6) di uscita e detta seconda bocca (7) di uscita sono fra loro allineate secondo un asse (X) principale perpendicolare a detto asse (R) di rotazione.
2. 2. Unità di ventilazione secondo la rivendicazione 1 in cui detto diffusore (4) comprende mezzi (12, 14) di guida di detto flusso (F) di aria in detto condotto (5) di soffiaggio operativamente attivi fra detta girante (2) centrifuga e detta prima bocca (6) di uscita e/o fra detta girante (2) centrifuga e detta seconda bocca (7).
3. 3. Unità di ventilazione secondo la rivendicazione 2 in cui detti mezzi (12, 16) di guida comprendono un primo deviatore di flusso (12), definente una prima strozzatura (13) in detto condotto (5), posizionato in detto condotto (5) di soffiaggio fra detta girante (2) e detta prima uscita (6), ed un secondo deviatore di flusso (14) definente una seconda strozzatura (15) in detto condotto (5) posizionato in detto condotto (5) di soffiaggio fra detta girante (2) e detta seconda uscita (7), detti primo e secondo deviatore di flusso (12, 14) risultando disposti da parti opposte rispetto a detta girante (2).
4. 4. Unità di ventilazione secondo la rivendicazione 3 in cui detti primo e secondo deviatore di flusso (12, 14) presentano ciascuno una prima faccia (12a, 14a) curvilinea con concavità rivolta verso detta girante (2).
5. 5. Unità di ventilazione secondo la rivendicazione 4, in cui detta prima faccia (12a, 14a) di detti primo e secondo deviatore di flusso (12, 14) à ̈ definita da una porzione di una superficie cilindrica avente asse principale coincidente con detto asse (R) di rotazione.
6. 6. Unità di ventilazione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 3 a 5, in cui detti primo e secondo deviatore di flusso (12, 14) presentano ciascuno una seconda faccia (12b, 14b) curvilinea con concavità rivolta rispettivamente verso detta prima uscita (6) e verso detta seconda uscita (7) ed una cuspide (12c, 14c) di raccordo fra detta prima faccia (12a, 14a) e detta seconda faccia (12b, 14b).
7. 7. Unità di ventilazione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 3 a 6 in cui detta girante (2) à ̈ di tipo radiale con pale (2b) a punta (2c) all’indietro, detti primo e secondo deviatore di flusso (12, 14) essendo disposti in detto condotto (5) di soffiaggio in modo che nella generazione di detto flusso (F) d’aria dette punte (2c) incontrino in successione detto primo deviatore di flusso (12), detta seconda strozzatura (15), detto secondo deviatore di flusso (14) e detta prima strozzatura (13).
8. 8. Unità di ventilazione secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti in cui detto diffusore (4) presenta una simmetria centrale avente centro di simmetria appartenente a detto asse (R) di rotazione.