ITTO980371A1 - Pompa per liquidi, particolarmente per un circuito di raffreddamento d i un motore a combustione interna. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Pompa per liquidi, particolarmente per un circuito di raffreddamento di un motore a combustione interna" .

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda una pompa per liquidi, particolarmente per un circuito di raffreddamento di un motore a combustione interna.

Più specificamente l'invenzione ha per oggetto una pompa comprendente una voluta con un condotto di ingresso e un (primo) condotto d'uscita per il liquido, fra i quali è definita una camera in cui è montata girevole una girante a palette atta a determinare un flusso di liquido dal condotto di ingresso al condotto d'uscita.

Sono stati proposti sistemi di raffreddamento per motori a combustione interna comprendenti un circuito idraulico includente un'elettropompa a portata variabile, un radiatore collegato al motore, un condotto di by-pass essenzialmente in parallelo al radiatore, una valvola di regolazione automatica atta a modificare il rapporto fra i flussi di liquido alimentati al motore attraverso il radiatore; e rispettivamente attraverso il condotto di by-pass, e un'unità di controllo atta a pilotare la pompa in modo da variarne la portata in funzione della temperatura del liquido fluente nel circuito, rilevata da un sensore.

Uno scopo dell'invenzione è di realizzare una pompa per un sistema di raffreddamento di tale tipo, la quale consenta una radicale semplificazione delle connessioni idrauliche necessarie fra i componenti del sistema, e che permetta un sensibile incremento dell'affidabilità di quest'ultimIo.

Questo ed altri scopi vengono realizzati con una pompa le cui caratteristiche principali sono definite nell'annessa rivendicazione 1.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione appariranno dalla descrizione dettagliata che segue, con riferimento ai disegni allegati, nei quali:

la figura 1 è una rappresentazione schematica di un sistema di raffreddamento per un motore a combustione interna comprendente una pompa secondo l'invenzione;

la figura 2 è una vista prospettica di una pompa secondo il'invenzione;

la figura 3 è una vieta sezionata secondo la linea III-III della figura 2;

la figura 4 è una vista parziale sezionata secondo la linea IV-IV della figura 3;

la figura 5 è una vista sezionata di un'ulteriore pompa secondo l'invenzione; e

la figura 6 è una vista sezionata che mostra un modo di realizzazione di una valvola compresa in una pompa secondo l'invenzione.

Nella figura 1 con E è indicato un motore a combustione interna, ad esempio di un autoveicolo. A tale motore è associato un sistema di raffreddamento complessivamente indicato con CS. Tale sistema comprende un circuito idraulico per l'alimentazione di un flusso di liquido di raffreddamento al motore E. Il liquido di raffreddamento può essere ad esempio una miscela di acqua e di agenti anticongelanti ed anticorrosione .

Nella realizzazione schematicamente illustrata il circuito idraulico di raffreddamento comprende un gruppo di pompaggio complessivamente indicato con 1, comprendente un elettropompa 2 di tipo rotativo, a portata variabile al variare della velocità di rotazione della sua girante. Il gruppo 1 comprende inoltre un dispositivo distributore d'uscita 3, ;collegato all'uscita o mandata 2b dell'elettropompa 2.

L'ingresso 2a dell'elettropompa 2 è collegato ad un'uscita 4 per il liquido di raffreddamento del motore E.

Con 5 nella figura 1 è indicato un radiatore (scambiatore di calore liquido/aria) avente l'ingresso collegato ad un condotto d'uscita 3b del dispositivo distributore 3. Tale condotto d'uscita 3b è suscettibile di essere posto in comunicazione con il condotto d'ingresso 2a dell'elettropompa 2 a mezzo di un condotto o passaggio di by-pass 8 ed una valvola di regolazione 9. L'uscita del radiatore 5 è collegata ad un ingresso 6 per il liquido di raffreddamento del motore E.

Con 7 è indicato un condotto di by-pass connesso sostanzialmente in parallelo al radiatore 5, fra un condotto d'uscita 3a del distributore 3 e l'ingresso 6 del motore E.

Il condotto 3a comunica permanentemente con l'uscita o mandata 2b della pompa 2.

Il condotto di by-pass 7 può eventualmente estendersi attraverso uno scambiatore di calore (non illustrato), ad esempio per il riscaldamento dell'aria immessa nell'abitacolo dell'autoveicolo.

Con 11 nella figura 1 è indicato un sensore elettrico di temperatura. Nella realizzazione esemplificativamente illustrata il sensore 11 è disposto presso l'ingresso 6 del motore E per il liquido di raffreddamento. Tale sensore di temperatura potrebbe peraltro essere disposto altrove, ad esempio presso l'uscita 4 del motore E, oppure in una zona interna al motore E, oppure ancora in un altro punto prefissato del circuito idraulico interessato dal flusso del liquido di raffreddamento .

Con 12 è indicata un'unità elettronica di controllo a cui è collegata l'uscita del sensore di temperatura 11. Tale unità 12 è collegata al motore elettrico di azionamento dell'elettropompa 2, ed è predisposta per pilotare detta pompa in modo tale per cui la portata di quest 'ultima varia secondo modalità prestabilite in funzione della temperatura rilevata dal sensore 11.

Come risulterà più chiaramente dalla descrizione degli esempi di realizzazione mostrati nelle figure 2 e seguenti, la valvola di regolazione 9 iè atta a modificare il rapporto tra i flussi di liquido di raffreddamento alimentati al motore E attraverso il radiatore 5 e, rispettivamente, attraverso il condotto di by-pass 7.

Nella realizzazione secondo le figure 2 a 4, il gruppo di pompaggio 1 comprende un'elettropompa 2, azionata da un motore elettrico 10. L'elettropompa 2 comprende una voluta, complessivamente indicata con 13, preferibilmente realizzata in un sol pezzo di materia plastica stampata .

Nella voluta 13 è superiormente realizzato il condotto di ingresso 2a dell'elettropompa 2. Tale condotto sfocia (figura 3) in una camera 14 interna alla voluta 13, nella quale è montata girevole una girante 15 presentante una pluralità di palette 16 angolarmente spaziate.

La camera 14 presenta un'apertura o passaggio periferico d'uscita 2b, a cui si raccorda il condotto d'uscita 3a, realizzato integrale con la voluta 13. Tale condotto d'uscita nella realizzazione secondo le figure 2 a 4 presenta un andamento inclinato verso l'alto, cosicché esso, procedendo dall'uscita della camera di pompaggio 14, sale portandosi sino al livello del condotto di ingresso 2a della voluta.

Da una porzione laterale del condotto d'uscita 3a si dirama in direzione essenzialmente ortogonale il secondo condotto d'uscita 3b.

Con 17 è indicata una camera di controllo che nella realizzazione illustrata è essenzialmente cilindrica, ed è realizzata in modo tale per cui la sua parete laterale è essenzialmente tangente alla parete del condotto di ingresso 2a (si vedano in particolare le figure 3 e 4). La camera 17 è assialmente allineata con il condotto d'uscita 3b, e si affaccia sul condotto d'uscita 3a, in relazione affacciata all'imboccatura del condotto 3b.

La regione interna alla camera di controllo 17 comunica con il condotto di ingresso 2a attraverso un'apertura o fenditura indicata con B nelle figure 2 a 4, realizzata nella zona di tangenza fra le loro pareti.

Nella realizzazione secondo le figure 2 a 4, al condotto di uscita 3b è associato un dispositivo valvolare di regolazione 9. Come apparirà più chiaramente dal seguito, il dispositivo valvolare 9 è sensibile alla differenza fra la pressione nel condotto d'uscita 3a e la pressione nel condotto di ingresso 2a della voluta, ed è predisposto per consentire un flusso di liquido attraverso il condotto d'uscita 3b (e dunque attraverso il radiatore 5) quando tale differenza di pressione supera un valore predeterminato.

Nella realizzazione mostrata nella figura 4, il dispositivo valvolare di regolazione 9 comprende un organo valvolare 20 atto a cooperare, sostanzialmente a guisa di otturatore, con l'imboccatura del condotto di uscita 3b. Tale organo valvolare 20 è connesso tramite uno stelo 21 ad uno stantuffo 22 montato scorrevole a tenuta nella regione della camera di controllo 17 situata a valle del passaggio 8. Lo stantuffo 22 risulta assoggettato da una parte alla pressione del liquido che raggiunge la camera di controllo 17 provenendo dal condotto di ingresso 2a, attraverso il passaggio, di by-pass 8. Dall'altra parte lo stantuffo 22 è invece assoggettato alla pressione del liquido che fluisce attraverso il condotto d'uscita 3a.

Una molla 23 è interposta fra l'organo valvolare 2 0i e un arresto 24 realizzato nel condotto d'uscita 3b. Tale molla 23 tende a mantenere l'organo valvolare 20 in impegno con 1'imboccatura o sede di ingresso del condotto 3b.

Il sistema di raffreddamento secondo la figura 1, con un gruppo di pompaggio 1 del tipo descritto con riferimento alle figure 2 a 4, opera nel modo seguente .

L'organo valvolare 20 è normalmente (cioè a motore E freddo) chiuso sull'imboccatura del condotto 3b.

Fintanto che la temperatura del motore E, rilevata dal sensore 11, è inferiore ad un valore predeterminato, l'unità di controllo 12 fa ruotare l'elettropompa 2 ad un regime di rotazione moderato, tale per cui la differenza di pressione agente sulle due facce dello stantuffo 22 sia insufficiente· a vincere la forza di richiamo della molla 23. In tali condizioni la pompa 2 determina un flusso di liquido di raffreddamento verso il motore E attraverso il solo condotto di by-pass 7.

Quando la temperatura rilevata dal sensore 11 supera un valore predeterminato, l'unità di controllo 12 porta 1'elettropompa 2 ad un regime di rotazione per cui la differenza fra le pressioni agenti sulle due facce dello stantuffo 22 determina uno spostamento di quest'ultimo tale che l'organo valvolare 20 si allontana dalla sede di imbocco del condotto d'uscita 3b. In tale condizione una parte del flusso di liquido all'uscita dell'elettropompa 2 imbocca il condotto d'uscita 3b e quindi passa attraverso il radiatore 5. All'ingresso 6 del motore E perviene dunque un flusso miscelato di liquido relativamente più freddo, proveniente dal radiatore 5, e di liquido relativamente più caldo proveniente dal condotto di by-pass 7.

L'unità di controllo 12 è predisposta per controllare la velocità di rotazione della pompa 2 in modo tale da regolare conseguentemente nel modo desiderato la,temperatura del fluido alimentato al motore E.

Nella figura 5 è mostrata una variante di realizzazione, del gruppo di pompaggio 1, ed in particolare della voluta 13. In tale figura, a parti ed elementi già descritti sono stati attribuiti nuovamente gli stessi riferimenti numerici .

Nella versione secondo la figura 5, il passaggio di by-pass 8 è costituito da un condotto inclinato rispetto all'asse del condotto di ingresso 2a e diretto verso il condotto di uscita 3a. Questa disposizione consente di tenere il condotto di uscita 3a sostanzialmente nel piano della camera del girante 15. Mediante un'opportuna inclinazione, il condotto di by-pass 8 può essere realizzato integrale con la voluta 13.

Per il resto la struttura ed il funzionamento della versione secondo la figura 5 sono sostanzialmente analoghi a quelli della versione descritta in precedenza.

Nella figura 6 è illustrata una variante di realizzazione dell'organo valvolare 20. In tale variante di realizzazione l'organo valvolare 20, oltre a fungere da otturatore, è in grado di permettere, al crescere del suo spostamento dall'associata sede di imboccatura del condotto 3b, un incremento della portata di liquido nel condotto di uscita 3b che varia secondo una legge predeterminata. A tale scopo, nella realizzazione nella figura 6 l'organo valvolare 20 presenta un mantello 25 essenzialmente cilindrico, chiuso superiormente da una parete trasversale 26. Nella parete laterale del mantello 25, che si estende nel condotto 3b, è realizzata una o più aperture 27 la cui forma o sagoma è tale da consentire, nel movimento dell'organo 20 verso l'alto, un incremento graduale della portata di liquido ammessa nel condotto 3b. Mediante una opportuna sagomatura della o delle aperture 27 è possibile realizzare differenti leggi di variazione della portata nel condotto 3b e quindi anche nel condotto 3a.

Naturalmente, fermo restando il principio del trovato, le forme di attuazione e i particolari di realizzazione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto è stato descritto ed illustrato a puro titolo di esempio non limitativo, senza uscire dall'ambito dell'invenzione come definito nelle annesse rivendicazioni.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Pompa per liquidi (1) particolarmente per un sistema di raffreddamento (CS9 di un motore a combustione interna (E), comprendente una voluta (13) con un condotto di ingresso (2a) e un (primo) condotto d'uscita (3a) per il liquido, fra i quali è definita una camera (14) in cui è montata girevole una girante a palette (15) atta a determinare un flusso di liquido dal condotto di ingresso (2a) a detto condotto d'uscita (3a); caratterizzata dal fatto un secondo condotto d'uscita (3b) si estende come diramazione dal primo condotto d'uscita (3a); a detto secondo condotto d'uscita (3b) essendo associati mezzi valvolari (9) sensibili alla differenza fra la pressione nel primo condotto d'uscita (3a) e la pressione nel condotto di ingresso (2a), ed atti a permettere un flusso di liquido attraverso detto secondo condotto d'uscita (3b) in funzione di detta differenza di pressione.
2. 2. Pompa secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che nella voluta (13) è realizzato un passaggio di by-pass (8) fra il condotto di ingresso (2a) ed una camera di controllo (17) realizzata presso il primo condotto di uscita (3a) e affacciata all'imboccatura del suddetto secondo condotto d'uscita (3b); detti mezzi valvolari (9) comprendendo un organo valvolare (20) di controllo del flusso, cooperante con l'imboccatura del secondo condotto d'uscita (3b) e connesso ad uno stantuffo (22) montato scorrevole in detta camera di controllo (17) e assoggettato da una parte alla pressione del liquido proveniente in detta camera di controllo (17) tramite il passaggio di by-pass (8), e dall'altra parte alla pressione del liquido che attraversa detto primo condotto d'uscita (3a).
3. 3. Pompa secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che l'organo valvolare di controllo (20) è connesso all'associato stantuffo (22) mediante uno stelo (21).
4. 4 . Pompa secondo la rivendicazione 2 o 3, caratterizzata dal fatto che detti mezzi valvolari di controllo (9) comprendono un organo elastico (23) di reazione tendente a mantenere detti mezzi valvolari (9) in una condizione in cui consentono un flusso minimo di liquido attraverso detto secondo condotto d'uscita (3b).
5. 5. Pompa secondo una delle rivendicazioni 2 a 4, caratterizzata dal fatto che detto organo valvolare di controllò (20) comprende un otturatore cooperante con il bordo dell'imboccatura del secondo condotto d'uscita (3b) che funge da sede di valvola .
6. 6. Pompa .secondo la rivendicazione 5, caratterizzata dal fatto che detto organo valvolare di controllo (20) è sagomato in modo tale da permettere, al crescere del suo allontanamento da detta sede, un incremento della portata di liquido nel secondo condotto d'uscita (3b) variabile secondo una legge prefissata.
7. 7. Pompa secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 2 a 6, in cui il primo condotto di uscita (3a) è almeno parzialmente inclinato e si estende dalla camera (14) della girante (15) sino al livello del condotto di ingresso (2a) della voluta (13), e la parete di detta camera di controllo (17) è sostanzialmente tangente alla parete di detto condotto di ingresso (2a); nella zona di tangenza di dette pareti essendo realizzata un'apertura (8) costituente detto passaggio di bypass .
8. 8. Pompa secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 2 a 6, in cui il passaggio di bypass (8) è costituito da un condotto inclinato rispetto all'asse del condotto di ingresso (2a) della voluta (13) e diretto verso detto primo condotto d'uscita (3a).
9. 9. Pompa secondo la rivendicazione 8, caratterizzata dal fatto che detto condotto inclinato di by-pass (8) si estende secondo una direzione che interseca detto primo condotto d'uscita (3a).
10. 10. Pompa per liquidi, sostanzialmente secondo quanto descritto ed illustrato, e per gli scopi specificati .