ITPR20120073A1 - APPARATUS SUITABLE FOR COOLING AN ENDOTHERMAL ENGINE - Google Patents
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Description
“Apparato idoneo al raffreddamento di un motore endotermico†⠀ œEquipment suitable for cooling an internal combustion engineâ €
La presente invenzione ha per oggetto un apparato idoneo al raffreddamento di un motore endotermico. The present invention relates to an apparatus suitable for cooling an internal combustion engine.
E’ noto un sistema di raffreddamento comprendente una camera avente una pluralità di pareti definite da mezzi di scambio termico percorsi da un fluido di refrigerazione. In corrispondenza di una di dette pareti à ̈ posta una ventola assiale di aspirazione che estrae l’aria presente nella camera richiamando conseguentemente ulteriore aria all’interno della camera attraverso le pareti. Il transito dell’aria in corrispondenza delle pareti definite da detti mezzi di scambio termico determina il raffreddamento del fluido di refrigerazione che potrà quindi essere utilizzato in un circuito di raffreddamento. A cooling system is known which comprises a chamber having a plurality of walls defined by heat exchange means through which a refrigeration fluid flows. In correspondence with one of said walls there is an axial suction fan which extracts the air present in the chamber, consequently drawing further air inside the chamber through the walls. The transit of the air in correspondence with the walls defined by said heat exchange means determines the cooling of the refrigeration fluid which can then be used in a cooling circuit.
In questo contesto, il compito tecnico alla base della presente invenzione à ̈ proporre un apparato idoneo al raffreddamento di un motore endotermico che permetta di ottimizzare la tecnica nota sopra citata. In this context, the technical task underlying the present invention is to propose an apparatus suitable for the cooling of an internal combustion engine which allows to optimize the known technique mentioned above.
In particolare, à ̈ scopo della presente invenzione mettere a disposizione un apparato che permetta di migliorare l’efficienza di scambio termico e ridurre la rumorosità . In particular, it is an object of the present invention to provide an apparatus that allows to improve the efficiency of heat exchange and reduce noise.
Il compito tecnico precisato e gli scopi specificati sono sostanzialmente raggiunti da un apparato, comprendente le caratteristiche tecniche esposte in una o più delle unite rivendicazioni. The specified technical task and the specified purposes are substantially achieved by an apparatus comprising the technical characteristics set out in one or more of the appended claims.
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 un apparato, come illustrato negli uniti disegni in cui: Further characteristics and advantages of the present invention will become clearer from the indicative, and therefore non-limiting, description of a preferred but not exclusive embodiment of an apparatus, as illustrated in the accompanying drawings in which:
-Figura 1 mostra una immagine di un impianto secondo la presente invenzione; -Figure 1 shows an image of a plant according to the present invention;
-Figure 2 e 3 mostrano viste prospettiche di un apparato secondo la presente invenzione; tali figure illustrano una porzione di quanto illustrato in figura 1 con alcune parti asportate per meglio evidenziarne altre. -Figures 2 and 3 show perspective views of an apparatus according to the present invention; these figures show a portion of what is illustrated in figure 1 with some parts removed to better highlight others.
Nelle unite figure con il numero di riferimento 1 si à ̈ indicato un apparato di scambio termico. In particolare l’apparato 1 à ̈ idoneo al raffreddamento di un motore 2 endotermico. Grazie al raffreddamento esplicato dall’apparato 1 à ̈ consentito un prolungato funzionamento al motore 2 endotermico. In the accompanying figures, the reference number 1 indicates a heat exchange apparatus. In particular, apparatus 1 is suitable for cooling an endothermic engine 2. Thanks to the cooling carried out by the apparatus 1, prolonged operation of the endothermic motor 2 is allowed.
L’apparato 1 a sua volta comprende una camera 30 avente una prima e una seconda base 301,302 contrapposte e una porzione 5 laterale interposta tra la prima e la seconda base 301, 302. La porzione 5 laterale collega dunque la prima e la seconda base 301, 302. Nella soluzione preferita la camera 30 à ̈ parallelepipeda (vedasi ad esempio le figure). In una soluzione alternativa la camera 30 potrebbe però avere altre forme ad esempio: cilindrica, cubica, ecc.. The apparatus 1 in turn comprises a chamber 30 having a first and a second base 301,302 opposite each other and a lateral portion 5 interposed between the first and the second base 301, 302. The lateral portion 5 therefore connects the first and the second base 301, 302. In the preferred solution the chamber 30 is parallelepiped (see for example the figures). In an alternative solution, the chamber 30 could however have other shapes, for example: cylindrical, cubic, etc.
L’apparato 1 a sua volta comprende mezzi 31 di movimentazione di aria che determinano il transito dell’aria in detta camera 30. The apparatus 1 in turn comprises means 31 for moving air which determine the transit of the air in said chamber 30.
I mezzi 31 di movimentazione dell’aria comprendono un ventilatore 32 centrifugo o un movimentatore a lobi (entrambi ben noti nello stato della tecnica se considerati singolarmente e dunque non ulteriormente descritti). Eventualmente i mezzi 31 di movimentazione dell’aria potrebbero anche comprendere un movimentatore volumetrico. Tale tipologia di mezzi 31 di movimentazione consente di soddisfare al meglio le necessità di raffreddamento dal momento che permettono elevate portate, un considerevole incremento di pressione, ma moduli della velocità assoluta minori rispetto ad un ventilatore assiale (una elevata velocità assoluta dell’aria determinerebbe un incremento delle perdite di carico e un incremento del rumore). I mezzi 31 di movimentazione dell’aria sono a monte di detta camera 30 rispetto al verso di deflusso dell’aria. Ciò fa si che l’aria non sia aspirata dalla camera 30, ma venga spinta internamente alla camera 30. The means 31 for moving the air comprise a centrifugal fan 32 or a lobe mover (both well known in the state of the art if considered individually and therefore not further described). Optionally, the means 31 for moving the air could also comprise a volumetric moving device. This type of handling means 31 allows to better satisfy the cooling needs since they allow high flow rates, a considerable increase in pressure, but lower absolute speed modules compared to an axial fan (a high absolute speed of the air would determine an increase in pressure drops and an increase in noise). The means 31 for moving the air are upstream of said chamber 30 with respect to the direction of outflow of the air. This ensures that the air is not sucked in by chamber 30, but is pushed inside chamber 30.
Almeno una parte di detta porzione 5 laterale à ̈ definita da mezzi 6 di scambio termico tra l’aria e un fluido refrigerante utilizzabile per il raffreddamento del motore 2 endotermico. Tale fluido refrigerante transita internamente a condotti dei mezzi 6 di scambio termico e tali condotti sono lambiti esternamente dall’aria. La porzione 5 laterale permette la fuoriuscita dell’aria dalla camera 30. At least a part of said lateral portion 5 is defined by means 6 for heat exchange between the air and a coolant fluid that can be used for cooling the endothermic engine 2. This refrigerant fluid passes internally to the ducts of the heat exchange means 6 and these ducts are externally lapped by the air. The lateral portion 5 allows the air to escape from chamber 30.
La porzione 5 laterale comprende: The lateral portion 5 includes:
-passaggi per il transito del fluido refrigerante utilizzabile per il raffreddamento del motore 2 endotermico; -passages for the transit of the coolant fluid that can be used for cooling the endothermic engine 2;
-passaggi per l’aria che consentono l’evacuazione verso l’esterno dell’aria presente nella camera 30. -air passages that allow the evacuation of the air present in chamber 30 to the outside.
I passaggi per il fluido refrigerante si incrociano con i passaggi per l’aria. I mezzi 6 di scambio termico contribuiscono a delimitare la camera 30 e definiscono mezzi strutturali di sostegno di detta camera 30. Ad esempio i mezzi 6 di scambio termico potrebbero comprendere tubi con alette oppure una serie di “scambiatori di calore design plate bar†(ben noti nel settore tecnico e dunque non ulteriormente descritti). Un ingresso 300 dell’aria in detta camera 30 à ̈ definita in corrispondenza di detta prima base 301. The passages for the refrigerant fluid intersect with the passages for the air. The heat exchange means 6 help to delimit the chamber 30 and define structural means for supporting said chamber 30. For example, the heat exchange means 6 could comprise tubes with fins or a series of â € œplate bar design heat exchangersâ € ( well known in the technical field and therefore not further described). An air inlet 300 in said chamber 30 is defined in correspondence with said first base 301.
L’apparato 1 comprende inoltre mezzi 4 deflettori che sono interni alla camera 30. I mezzi 4 deflettori indirizzano verso i mezzi 6 di scambio termico della porzione 5 laterale almeno una parte dell’aria introdotta nella camera 30. In questo modo si riducono le perdite di carico e si migliora lo scambio termico. The apparatus 1 also comprises deflector means 4 which are internal to the chamber 30. The deflector means 4 direct at least a part of the air introduced into the chamber 30 towards the heat exchange means 6 of the lateral portion 5. pressure drops and heat exchange is improved.
Come esemplificato in figura 2 i mezzi 4 deflettori comprendono un primo deflettore 40. Esso si protende verso l’interno della camera 30 allontanandosi da detta seconda base 302. Il primo deflettore 40 si protende verso la prima base 301 allontanandosi dalla seconda base 302. Opportunamente il primo deflettore 4 ha una forma convergente mentre si sposta dalla seconda base 302 verso la prima base 301. Preferibilmente il primo deflettore 40 ha una prima estremità 83 a ridosso di detta seconda base 302 e una seconda estremità 84 allontanata da detta seconda base 302. Opportunamente in corrispondenza della seconda estremità 84 il primo deflettore 40 à ̈ a punta troncata. Il primo deflettore 40 allontanandosi dalla prima estremità 83 converge verso la seconda estremità 84. As exemplified in Figure 2, the deflector means 4 comprise a first deflector 40. It extends towards the interior of the chamber 30 away from said second base 302. The first deflector 40 extends towards the first base 301 away from the second base 302. Conveniently, the first deflector 4 has a converging shape as it moves from the second base 302 towards the first base 301. Preferably the first deflector 40 has a first end 83 close to said second base 302 and a second end 84 away from said second base 302 Conveniently, at the second end 84, the first deflector 40 has a truncated point. The first deflector 40 moving away from the first end 83 converges towards the second end 84.
Il primo deflettore 40 comprende: The first deflector 40 comprises:
-una prima apertura 81 posta in corrispondenza di detta seconda estremità 84; -a first opening 81 located in correspondence with said second end 84;
-un condotto cavo 82 interno che pone in comunicazione la prima apertura 81 e la seconda base 302 (il condotto cavo 82 Ã ̈ evidenziato in figura 2 mediante uno spaccato del primo deflettore 40). Infatti nella soluzione preferita anche la seconda base 302 Ã ̈ almeno in parte definita dai mezzi 6 di scambio termico. - an internal hollow conduit 82 which places the first opening 81 and the second base 302 in communication (the hollow conduit 82 is highlighted in Figure 2 by means of a cross-section of the first deflector 40). In fact, in the preferred solution also the second base 302 is at least in part defined by the heat exchange means 6.
Opportunamente la prima apertura 81 fronteggia l’ingresso 300. The first opening 81 conveniently faces entrance 300.
Il primo deflettore 40 si sviluppa orizzontalmente in allontanamento dalla seconda base 302. Il primo deflettore 40 devia l’aria in ingresso nella camera 30 verso la porzione 5 laterale. Opportunamente il primo deflettore 40 si sviluppa lungo un primo asse che coincide con un secondo asse. Il secondo asse à ̈ ortogonale all’ingresso 300 dell’aria nella camera 30 e passa per il baricentro geometrico dell’ingresso 300. Opportunamente il primo asse del primo deflettore 40 à ̈ definito dall’intersezione di due piani di simmetria del primo deflettore 40 tra loro ortogonali. Il primo asse del primo deflettore 40 à ̈ orizzontale. The first deflector 40 extends horizontally away from the second base 302. The first deflector 40 diverts the air entering the chamber 30 towards the lateral portion 5. Conveniently, the first deflector 40 extends along a first axis which coincides with a second axis. The second axis is orthogonal to the air inlet 300 in chamber 30 and passes through the geometric center of gravity of inlet 300. Conveniently, the first axis of the first deflector 40 is defined by the intersection of two planes of symmetry of the first deflector 40 orthogonal to each other. The first axis of the first deflector 40 is horizontal.
Esemplificativamente, ma non limitativamente la porzione 5 laterale comprende una pluralità di pareti. Preferibilmente la porzione 5 laterale comprende quattro pareti 51,52,53,54 almeno tre delle quali sono interessate da detti mezzi 6 di scambio termico. In una soluzione preferita le quattro pareti 51,52,53,54 sono interessate dai mezzi 6 di scambio termico. Ciò al fine di ottimizzare la superficie di scambio termico in rapporto al volume occupato. Il primo deflettore 40 comprende una pluralità di facce 41 (preferibilmente sagomate come concavità ) rivolte verso corrispondenti pareti 51,52,53,54 della porzione 5 laterale interessata da detti mezzi 6 di scambio termico. By way of example, but not limited to, the side portion 5 comprises a plurality of walls. Preferably the lateral portion 5 comprises four walls 51,52,53,54 at least three of which are affected by said heat exchange means 6. In a preferred solution, the four walls 51,52,53,54 are affected by the heat exchange means 6. This in order to optimize the heat exchange surface in relation to the occupied volume. The first deflector 40 comprises a plurality of faces 41 (preferably shaped as concavities) facing corresponding walls 51,52,53,54 of the lateral portion 5 affected by said heat exchange means 6.
Il primo deflettore 40 costituisce un ripartitore della portata d’aria in ingresso nella camera 30 distribuendola almeno verso distinte parti della porzione 5 laterale. In particolare il primo deflettore 40 distribuisce la portata almeno tra due o più delle pareti 51,52,53,54 di detta camera 30. Il ventilatore 32 o il movimentatore a lobi comprende un elemento 320 girante e una cassa 321 di convogliamento dell’aria che avvolge l’elemento 320 girante. Nella soluzione preferita la cassa 321 à ̈ collegata mediante un divergente all’ingresso 300 dell’aria in detta camera 30. L’apparato 1 comprende inoltre un involucro 322 che avvolge detta cassa 321 di convogliamento dell’aria. L’involucro 322 comprende inoltre una apertura 323 per l’ingresso dell’aria nei mezzi 31 di movimentazione dell’aria. Opportunamente l’apertura 323 à ̈ collegata mediante un boccaglio all’ingresso dell’aria nella cassa 321. L’involucro 322 à ̈ rivestito di materiale fonoassorbente. In particolare l’involucro 322 à ̈ rivestito internamente dal materiale fonoassorbente. Ciò consente di minimizzare la dispersione di rumore. Come esemplificato in figura 1 l’involucro 322 à ̈ posto a fianco e immediatamente adiacente alla porzione 5 laterale. Opportunamente l’apparato 1 comprende un medesimo telaio che sostiene sia detti mezzi 31 di movimentazione dell’aria sia le pareti di detta camera 30. The first deflector 40 constitutes a divider of the flow rate of air entering the chamber 30, distributing it at least towards distinct parts of the lateral portion 5. In particular, the first deflector 40 distributes the flow rate at least between two or more of the walls 51,52,53,54 of said chamber 30. The fan 32 or the lobe driver comprises a rotating element 320 and a casing 321 for conveying the air that surrounds the 320 impeller element. In the preferred solution, the box 321 is connected by means of a divergent to the air inlet 300 in said chamber 30. The apparatus 1 further comprises a casing 322 which surrounds said box 321 for conveying the air. The casing 322 also includes an opening 323 for the entry of air into the means 31 for moving the air. The opening 323 is conveniently connected by means of a mouthpiece to the air inlet in the casing 321. The casing 322 is covered with sound-absorbing material. In particular, the casing 322 is internally lined with sound-absorbing material. This allows to minimize the dispersion of noise. As exemplified in Figure 1, the casing 322 is placed alongside and immediately adjacent to the lateral portion 5. Conveniently, the apparatus 1 comprises the same frame which supports both said means 31 for moving the air and the walls of said chamber 30.
La presente invenzione consente di conseguire importanti vantaggi. Innanzitutto consente di aumentare la portata d’aria che transita attraverso i mezzi 6 scambiatori ciò determinando un migliore scambio di calore del fluido di raffreddamento utilizzato per refrigerare il motore endotermico (o equivalentemente se si ragiona a parità di calore smaltito ciò consente di ridurre le superfici di scambio termico e quindi l’ingombro e il costo dell’apparato 1). Tale vantaggio à ̈ ottenuto mediante l’impiego di un ventilatore centrifugo o comunque un movimentatore a lobi. Esso esplica un effetto sinergico con i deflettori interni alla camera 30 dal momento che essi consentono di ridurre le perdite di carico e migliorare la fluidodinamica all’interno della camera 30 ciò contribuendo quindi a migliorare la quantità di calore sottratto al fluido refrigerante nei mezzi 6 di scambio termico. Inoltre i deflettori riducendo le perdite di carico determinano anche una riduzione del rumore. Una riduzione del rumore à ̈ determinata analogamente dall’utilizzo di un ventilatore centrifugo o un movimentatore a lobi che permette di avere velocità dell’aria inferiori rispetto ad un ventilatore assiale. The present invention allows to achieve important advantages. First of all, it allows to increase the flow of air that passes through the means 6 exchangers, thus determining a better heat exchange of the cooling fluid used to cool the internal combustion engine (or equivalently if we think about the same amount of heat disposed of, this allows to reduce the heat exchange surfaces and therefore the overall dimensions and cost of the apparatus 1). This advantage is obtained by using a centrifugal fan or in any case a lobe mover. It has a synergistic effect with the deflectors inside the chamber 30 since they allow to reduce the pressure drops and improve the fluid dynamics inside the chamber 30, thus helping to improve the amount of heat removed from the refrigerant fluid in the means 6 of heat exchange. In addition, the deflectors by reducing the pressure drops also cause a reduction in noise. A reduction in noise is similarly determined by the use of a centrifugal fan or a lobe mover which allows lower air speeds than an axial fan.
Oggetto della presente invenzione à ̈ inoltre un impianto comprendente: -un apparato 1 presentante una o più delle caratteristiche descritte in precedenza; The object of the present invention is also a plant comprising: - an apparatus 1 having one or more of the characteristics described above;
-un motore 2 endotermico. - an endothermic engine 2.
In figura 1 con il numero di riferimento 7 si à ̈ schematicamente illustrato un circuito di raffreddamento che collega l’apparato 1 e il motore 2 endotermico. In figure 1 the reference number 7 schematically illustrates a cooling circuit that connects the apparatus 1 and the endothermic engine 2.
L’invenzione così concepita à ̈ suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell’ambito del concetto inventivo che la caratterizza. Inoltre tutti i dettagli sono sostituibili da altri elementi tecnicamente equivalenti. In pratica, tutti i materiali impiegati, nonché le dimensioni, potranno essere qualsiasi, a seconda delle esigenze. The invention thus conceived is susceptible of numerous modifications and variations, all falling within the scope of the inventive concept that characterizes it. Furthermore, all the details can be replaced by other technically equivalent elements. In practice, all the materials used, as well as the dimensions, can be any according to requirements.
Claims (10)
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WO2014068424A1 (en) | 2014-05-08 |
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