ITAN20110070A1 - Gruppo cilindro e pistone ad elevata efficienza e motore, pompa o compressore comprendente tale gruppo. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

a corredo di una domanda di brevetto per invenzione industriale avente per titolo:

“GRUPPO CILINDRO E PISTONE AD ELEVATA EFFICIENZA E MOTORE, POMPA O COMPRESSORE COMPRENDENTE TALE GRUPPO”.

TESTO DELLA DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un gruppo cilindro e pistone ad elevata efficienza.

Come è noto i cilindri ed i pistoni sono ampiamente utilizzati sia nell’ ambito dei motori a scoppio (sia a ciclo otto che diesel) sia nel campo meccanico delle pompe, dei compressori o simili.

Il lavoro necessario allo spostamento del pistone nel cilindro viene sottratto, nel caso dei motori, al lavoro utile prodotto dalla reazione di combustione della miscela di combustibile/comburente; nel caso delle pompe volumetriche o compressori a pistoni per l'aria tale lavoro viene invece sottratto a quello fornito tipicamente da un motore elettrico.

Ne consegue quindi che tutti gli accorgimenti atti a ridurre, anche se di poco, tale lavoro si riflettono con conseguenze positive sul risparmio di energia, ovvero, nel caso dei motori a scoppio con un risparmio di carburante, e nel caso di pompe e compressori con un risparmio dell'energia elettrica da fornire al motore che aziona il pistone.

Un'altra considerazione merita poi di essere menzionata: anche una piccola riduzione di tale lavoro, in un ciclo, si traduce in un risparmio che potrebbe essere non secondario nel caso di funzionamento prolungato.

Alla luce quanto sopra e delle recenti problematiche in tema di problemi energetici ed inquinamento, diventa quindi interessante qualunque soluzione in grado di ridurre i consumi degli apparati meccanici.

La presente invenzione ha come scopo principale quello di ideare un gruppo cilindro e pistone ad elevata efficienza.

Tale scopo viene raggiunto da un cilindro ed un pistone come descritti nella prima rivendicazione allegata.

L'idea che sta alla base della presente invenzione è quella di utilizzare la forza prodotta da almeno due dispositivi magnetici, di cui almeno uno di polarità variabile, posizionati uno sul pistone e l’altro sul cilindro; essendo detti dispositivi atti a generare un campo magnetico contribuiscono a fornire energia atta a ridurre il lavoro richiesto allo scorrimento del pistone alfintemo cilindro.

Un primo oggetto della presente invenzione è pertanto un gruppo comprendente un cilindro ed un pistone provvisto di mezzi di generazione di campi magnetici variabili azionabili per coadiuvare lo spostamento del pistone nel cilindro.

Un ulteriore oggetto della presente invenzione è un motore provvisto di almeno un tale gruppo cilindro e pistone.

Un ulteriore oggetto della presente invenzione è una pompa volumetrica provvista di almeno un tale gruppo cilindro e pistone

Ancora un ulteriore oggetto della presente invenzione è un compressore provvisto di almeno un tale gruppo cilindro e pistone.

Altre caratteristiche ed ulteriori vantaggi saranno più chiari da un esempio di realizzazione del trovato con riferimento alle figure allegate che mostrano un esempio di realizzazione, in cui:

- la fig. 1 è una vista schematica di una sezione di un motore a scoppio provvisto di un cilindro ed un pistone secondo la presente invenzione in una prima fase di funzionamento;

- la fig. 2 è una vista schematica di una sezione del motore a scoppio di figura 1 in una seconda fase di funzionamento; - la fig. 3 è un dettaglio in esploso di un esempio di pistone secondo la presente invenzione;

- la fig. 4 è un ‘assonometria che mostra una porzione di un cilindro secondo la presente invenzione.

Con riferimento alle figure allegate, il cilindro (1) ed il pistone (2) secondo la presente invenzione sono qui del tipo montato in un motore a scoppio, nella fattispecie di un motore a ciclo otto: a tal fine il cilindro (1) comprende una camera definita da pareti perimetrali in cui scorre il pistone (2).

Ovviamente si fa notare sin d'ora che in modo equivalente (eventualmente con pochi e secondari accorgimenti comunque alla portata del tecnico del ramo) gli insegnamenti che verranno discussi qui di seguito possono essere applicati senza alcuno sforzo inventivo ad una combinazione di cilindro e pistone per motori a ciclo diesel, pompe, compressori o simili.

Tornando all'esempio fornito, si nota che, in accordo agli insegnamenti qui fomiti, il gruppo comprende almeno una coppia di mezzi magnetici (11,21 ; 12,22 ; 13,23) costituita da almeno un primo dispositivo magnetico (11,12,13) associato a detto cilindro (1) ed un secondo dispositivo magnetico (21,22,23) associato a detto pistone (2); essendo previsto che almeno un dispositivo magnetico (11,12,13,21,22,23) di detta coppia di mezzi magnetici (11,21 ; 12,22 ; 13,23) è un magnete a polarità variabile; essendo detta coppia di mezzi magnetici atta ad operare per coadiuvare lo spostamento di detto pistone in detta camera.

Il campo magnetico altemabile così generato coadiuva lo spostamento del pistone (2) nel cilindro (1) contribuendo a fornire almeno parte dell'energia necessaria per tale movimento.

Con il termine “magnete a polarità variabile” si intende qui indicare un qualsiasi magnete o dispositivo magnetico la cui polarità Nord-sud può essere invertita, ad esempio un opportuno elettromagnete o una coppia di elettromagneti affiancati o simili soluzioni che permettono di poter far variare la polarità Nord-Sud del magnete a polarità variabile a seconda delle esigenze.

In questo modo il campo magnetico che si genera tra il magnete a polarità variabile e quello a polarità fissa è diretto in un senso o nell'altro (attrazione o repulsione) per esplicare i suoi effetti in opportuni momenti durante la risalita o la discesa del pistone (2).

Più in dettaglio il campo magnetico alteabile che si genera attrae il pistone (2) verso il cielo del cilindro (1) nella fase di risalita del pistone (2) e lo respinge nella fase di discesa di quest'ultimo.

La detta coppia di mezzi magnetici (11,21 ; 12,22 ; 13,23) può essere, in generale, montata su qualunque superficie o parte del cilindro (1) e del pistone (2).

Secondo una versione preferita, detta coppia di mezzi magnetici (11,21) è disposta così che almeno il cielo del cilindro (1) sia provvisto di un primo dispositivo magnetico (11) cooperante con un secondo dispositivo magnetico (21) associato alla testa del pistone (2).

In questo modo il lavoro necessario per lo spostamento del pistone (2) nel cilindro (1) è almeno in parte fornito dall'energia magnetica della prima coppia di mezzi magnetici (11,21) che attrae, o respinge, a seconda dei casi, il pistone

(2).

Ovviamente, in linea di principio i dispositivi magnetici a polarità altemabile potrebbero essere sia quelli (11) associati al cielo del cilindro (1), oppure quelli (21) associati al pistone (2), senza per questo che la situazione cambi sostanzialmente.

Alternativamente entrambi i mezzi magnetici (11,21) possono essere a polarità variabile.

Secondo una forma esecutiva vantaggiosa è prevista una coppia di mezzi magnetici (12,22) comprendente un primo dispositivo magnetico (12) posto su un collare realizzato sul lato aperto del cilindro rivolto verso il basamento (ossia dal lato opposto del cielo) ed un secondo dispositivo magnetico (22) associato al pistone (2) e posto nella parte bassa di quest'ultimo (in una porzione opposta a quella di testa), con un funzionamento analogo a quello appena descritto per ottenere lo stesso risultato vantaggioso in termini di risparmio energetico.

In talune soluzioni è prevista solo questa coppia (12,22) di mezzi magnetici, in altre soluzioni più efficienti invece questa coppia è combinata con la coppia (11,21) descritta più sopra (come nel caso illustrato nelle figure).

Ancora un'altra variante prevede che vi sia una ulteriore coppia di mezzi magnetici, comprendente un primo dispositivo magnetico (23) associato alle pareti laterali del cilindro (1) ed un secondo dispositivo magnetico (13) associato alle pareti laterali del pistone (2): la funzione di questi terzi mezzi magnetici è inoltre quella di mantenere il pistone (2) esattamente centrato nel cilindro (1), diminuendo gli attriti eventualmente presenti e consentendo così un ulteriore risparmio di energia.

In una soluzione particolarmente vantaggiosa tutti i dispositivi magnetici (21,22,23) associati al pistone (2) sono magneti permanenti, ovvero a polarità fissa, mentre quelli (11,12,13) associati al cilindro (1) sono a polarità variabile, ad esempio elettromagneti che a seconda della alimentazione elettrica invertono la polarità, così da ottenere i risultati sopra discussi.

Ovviamente, in linea di principio, si può pensare di realizzare una soluzione opposta (dispositivi a polarità variabile associati al pistone e dispositivi a polarità fissa associati al cilindro), che, pur avendo gli stessi vantaggi in termini di una riduzione dei consumi energetici complessivi sostanzialmente identica al caso opposto prima discusso, presenta tuttavia una certa complessità di fabbricazione perché è necessario prevedere delle connessioni elettriche che si muovono ad alta velocità seguendo il moto del pistone (2) per poter alimentare gli elettromagneti su di esso montati.

Sono poi possibili numerose varianti a quanto sino ad ora insegnato.

Ad esempio i dispositivi magnetici (11,12,13,21,22,23) di ciascuna coppia (11,12;13,21;22,23) possono essere integrati nella struttura del cilindro (1) o del pistone (2) oppure possono essere di pezzo con questi: in quest'ultimo caso è sufficiente realizzare cilindro (1) e/o pistone (2) con un materiale opportuno.

Con particolare riferimento alla figura 2, una soluzione particolarmente vantaggiosa prevede che il pistone (2) sia realizzato con tre strati: uno centrale in carbonio provvisto di dispositivi magnetici (23) e due strati ad esso sovrapposti su entrambi i lati provvisti di altri dispositivi (21,22) di ciascuna coppia.

Questa soluzione, oltre a presentare i vantaggi prima discussi, presenta anche un peso estremamente contenuto, così da ridurre il lavoro necessario a garantirne il movimento.

Si raggiungono in questo modo gli scopi sopra prefissati.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Gruppo comprendente un cilindro (1) ed un pistone (2), detto cilindro (1) essendo provvisto almeno di una camera definita da pareti perimetrali in cui si muove detto pistone (2); gruppo caratterizzato per il fatto di comprendere almeno una coppia di mezzi magnetici (11,21 ; 12,22 ; 13,23) costituita da almeno un primo dispositivo magnetico (11,12,13) associato a detto cilindro (1) ed un secondo dispositivo magnetico (21,22,23) associato a detto pistone (2); essendo previsto che almeno un dispositivo magnetico (11,12,13,21,22,23) di detta coppia di mezzi magnetici (11,21 ; 12,22 ; 13,23) è un magnete a polarità variabile; essendo detta coppia di mezzi magnetici (11,21; 12,22; 13, 23) atta ad operare per coadiuvare lo spostamento di detto pistone in detta camera.
2. 2. Gruppo secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto che detto almeno un dispositivo magnetico (11,12,13,21,22,23) a polarità variabile è un elettromagnete provvisto di mezzi di alimentazione elettrica.
3. 3. Gruppo secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui almeno una delle pareti perimetrali del detto cilindro (1) è un cielo del cilindro (1) ed in cui detto pistone (2) comprende almeno una porzione di testa, caratterizzato dal fatto che detta coppia di mezzi magnetici comprende un primo dispositivo magnetico (11) associato a detto cielo del cilindro (1) ed un secondo dispositivo magnetico (21) associato a detta testa del pistone
4. 4. Gruppo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto cilindro comprende un basamento; gruppo caratterizzato dal fatto di comprendere una coppia di mezzi magnetici (12,22) costituita da almeno un primo dispositivo magnetico (12) associato a detto basamento del cilindro (1) e un secondo dispositivo magnetico (22) associato ad un lato del pistone (2) opposto alla detta porzione di testa.
5. 5. Gruppo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere una coppia di mezzi magnetici (13,23) costituita da almeno un primo dispositivo magnetico (13) associato ad una di dette pareti periferiche perimetrali, ed un secondo dispositivo magnetico (23) associato ad una parete laterale di detto pistone (2).
6. 6. Gruppo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che almeno un dispositivo magnetico per ciascuna coppia di mezzi magnetici (11,21; 12,22; 13,23) è un elettromagnete.
7. 7. Combinazione di un cilindro (1) ed un pistone (2) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto pistone (2) comprende una struttura in carbonio in cui è inserito almeno uno di detti dispositivi magnetici (21 ;22;23) di ciascuna coppia di mezzi magnetici (11,21; 12,22; 13,23) .
8. 8. Motore a scoppio comprendente un gruppo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti.
9. 9. Pompa comprendente un gruppo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti.
10. 10. Compressore comprendente un gruppo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti.