ITMO20120162A1 - Apparato per far circolare un liquido di raffreddamento. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

“Apparato per far circolare un liquido di raffreddamentoâ€

L’invenzione concerne un apparato per far circolare un liquido in un circuito di raffreddamento, particolarmente per raffreddare un motore. Il motore può essere montato a bordo di un autoveicolo, di un motoveicolo o di un veicolo industriale o commerciale. In alternativa, il motore può essere destinato ad essere installato in una postazione fissa, per esempio per utilizzi industriali.

Il liquido che viene fatto circolare dall’apparato secondo l’invenzione può essere acqua, eventualmente additivata con una o più sostanze aggiuntive.

E’ stato in passato proposto di sfruttare l’energia contenuta nei gas di scarico emessi da un motore, per far circolare il liquido di raffreddamento destinato a raffreddare il motore stesso.

Per esempio, la domanda di brevetto giapponese JP 09-088595 descrive un apparato di raffreddamento ad acqua comprendente una pompa per far circolare l’acqua all’interno del motore ed una turbina a gas atta ad azionare la pompa. La turbina a gas comprende una girante che viene azionata in rotazione dai gas di scarico, così da mettere in rotazione, a sua volta, la girante della pompa.

Gli apparati del tipo descritto in JP 09-088595 hanno tuttavia lo svantaggio che, quando il motore gira ad un numero di giri minore di un certo valore limite, i gas di scarico non sono in grado di movimentare la girante della turbina e quindi di far circolare il liquido di raffreddamento all’interno del motore. Quando la velocità di rotazione del motore à ̈ bassa, per esempio quando il motore sta funzionando al minimo, i gas di scarico possiedono un’energia cinetica relativamente bassa, che non à ̈ sufficiente a vincere la resistenza che la girante della turbina oppone quando si tenta di metterla in rotazione. I gas di scarico escono pertanto attraverso le vie di fuga definite fra due pale consecutive della girante della turbina e lasciano la turbina senza aver movimentato la rispettiva girante. Di conseguenza, il liquido di raffreddamento non viene fatto circolare e la temperatura all’interno del motore aumenta.

Ciò può risultare pericoloso per il funzionamento del motore, particolarmente durante la stagione estiva e nelle situazioni di traffico intenso, quando può accadere che un veicolo rimanga fermo al sole, con il motore acceso ed incolonnato con altri veicoli, anche per periodi di tempo relativamente lunghi.

Uno scopo dell’invenzione à ̈ migliorare gli apparati per far circolare un liquido di raffreddamento così da raffreddare un motore.

Un ulteriore scopo à ̈ fornire un apparato che sia in grado di far circolare un liquido di raffreddamento in un motore, anche quando il motore funziona ad un numero di giri relativamente basso.

Un altro scopo à ̈ ridurre i rischi che un motore possa essere danneggiato perché al suo interno sono state raggiunte temperature eccessive.

Secondo l’invenzione, à ̈ previsto un apparato comprendente:

- una girante di pompa per far circolare un liquido di raffreddamento in un motore,

- un dispositivo di azionamento per azionare la girante di pompa,

- un condotto per portare i gas di scarico prodotti dal motore verso il dispositivo di azionamento, cosicché i gas di scarico movimentino un rotore del dispositivo di azionamento,

caratterizzato dal fatto che il dispositivo di azionamento comprende una pluralità di pale, ciascuna pala di detta pluralità proiettandosi dal rotore di una quantità che varia mentre il rotore ruota.

Grazie all’invenzione, à ̈ possibile raffreddare efficacemente il motore anche quando quest’ultimo ruota ad una velocità di rotazione relativamente bassa. Grazie alle pale che si proiettano dal rotore di una quantità che varia mentre il rotore ruota, à ̈ possibile assicurare che fra due pale consecutive sia definita una camera sostanzialmente chiusa. Ciò impedisce che i gas di scarico trovino vie di fuga e abbandonino la camera senza mettere in rotazione il rotore.

I gas di scarico trasferiscono alle pale energia cinetica che mette in rotazione il rotore, il quale di conseguenza mette in rotazione la girante di pompa che fa circolare il liquido di raffreddamento nel motore. L’invenzione potrà essere meglio compresa ed attuata con riferimento agli allegati disegni, che ne illustrano una versione esemplificativa e non limitativa di attuazione, in cui:

Figura 1 à ̈ una vista esplosa mostrante i componenti di un apparato per far circolare un liquido di raffreddamento all’interno di un motore;

Figura 2 à ̈ una vista prospettica dell’apparato di Figura 1, in una configurazione assemblata;

Figura 3 à ̈ una vista come quella di Figura 2, parzialmente sezionata per mostrare i componenti interni all’apparato;

Figura 4 à ̈ una vista prospettica mostrante un rotore dell’apparato di Figura 1;

Figura 5 Ã ̈ una vista prospettica mostrante un elemento di alloggiamento atto ad alloggiare il rotore di Figura 4;

Figura 6 Ã ̈ una vista prospettica mostrante una pala atta ad essere montata sul rotore di Figura 4;

Figura 7 à ̈ una vista prospettica mostrante un involucro dell’apparato di Figura 1;

Figura 8 à ̈ una vista prospettica mostrante un elemento di chiusura per chiudere l’involucro di Figura 7; Figura 9 à ̈ una vista prospettica mostrante una porzione posteriore dell’apparato di Figura 1.

La Figura 1 mostra i componenti di un apparato 1 per far circolare un liquido di raffreddamento, particolarmente acqua, in un circuito di raffreddamento atto a raffreddare un motore, particolarmente un motore a combustione interna.

L’apparato 1 comprende una pompa, per esempio di tipo centrifugo, provvista di una girante 2 per far circolare il liquido di raffreddamento nel circuito di raffreddamento.

L’apparato 1 comprende inoltre un dispositivo di azionamento 4, mostrato in Figura 3, per azionare in rotazione la girante 2 della pompa, così da far circolare il liquido di raffreddamento nel circuito di raffreddamento.

Il dispositivo di azionamento 4 comprende un rotore 5 mostrato in Figura 3, che può essere messo in rotazione dai gas di scarico del motore per azionare a sua in rotazione la girante 2 della pompa.

In particolare, il rotore 5 può essere fisso rispetto ad un albero 6, per esempio grazie ad una linguetta che impedisce al rotore 5 di ruotare rispetto all’albero 6. Il rotore 5 può anche essere fabbricato integralmente con l’albero 6. Sull’albero 6 può essere montata anche la girante 2 della pompa. In questo modo, quando il rotore 5 ruota, l’albero 6 viene messo in rotazione e a sua volta ruota la girante 2. Così facendo, il liquido di raffreddamento viene fatto circolare per raffreddare il motore.

In una versione alternativa non raffigurata, la girante 2 potrebbe non essere montata sullo stesso albero del rotore 5. In particolare, la girante 2 potrebbe essere montata su un albero coassiale rispetto all’albero 6 del rotore 5, ma da esso distinto. E’ anche possibile che la girante 2 sia montata su un albero non coassiale con l’albero 6 del rotore 5. In ogni caso, il rotore 5 à ̈ accoppiato alla girante 2 in modo tale che, ruotando il rotore 5, anche la girante 2 venga movimentata.

Il rotore 5 ha un corpo, che nell’esempio raffigurato à ̈ sagomato sostanzialmente come un cilindro, estendentesi lungo un asse longitudinale Y, mostrato in Figura 4. Nell’esempio raffigurato, l’asse longitudinale Y coincide con l’asse dell’albero 6.

Sul corpo del rotore 5 à ̈ ricavata una pluralità di scanalature 8, visibili ad esempio in Figura 4. Ciascuna scanalatura 8 si estende parallelamente all’asse longitudinale Y. Le scanalature 8 possono essere angolarmente equidistanziate attorno all’asse longitudinale Y. Nell’esempio raffigurato, sono previste sei scanalature 8 disposte ad angoli di 60° l’una dall’altra, ma à ̈ possibile prevedere anche un numero di scanalature 8 diverso da sei.

Il dispositivo di azionamento 4 comprende una pluralità di pale 7, una delle quali à ̈ mostrata in Figura 6. Ciascuna pala 7 si impegna in una scanalatura 8 del rotore 5, in particolare à ̈ parzialmente alloggiata all’interno di una scanalatura 8. Ciascuna pala 7 può avere una superficie di testa 9, delimitata ad esempio da un profilo sostanzialmente rettilineo. Una porzione di base 10 di ciascuna pala 7, opposta alla superficie di testa 9, à ̈ adatta ad essere ricevuta nella corrispondente scanalatura 8. La porzione di base 10 può essere delimitata da un profilo curvilineo.

Ciascuna pala 7 può essere ricevuta nella corrispondente scanalatura 8 senza interposizione di elementi di accoppiamento intermedi, in particolare senza interposizione di elementi elastici.

Ciascuna pala 7 à ̈ ricevuta nella corrispondente scanalatura 8 con un piccolo gioco, in maniera tale che la pala 7 possa scorrere radialmente all’interno della scanalatura 8. Quest’ultima guida la pala 7 mentre la pala 7 si muove radialmente.

Il rotore 5 à ̈ montato girevolmente all’interno di un elemento di alloggiamento 11, mostrato in dettaglio in Figura 5. All’interno dell’elemento di alloggiamento 11 à ̈ ricavata una sede 12 atta a ricevere il rotore 5 e le pale 7. La sede 12, che può essere ad esempio sagomata come una cavità cilindrica, si estende lungo un asse principale Z.

La sede 12 può avere una dimensione, lungo l’asse principale Z, pari alla lunghezza delle pale 7.

L’elemento di alloggiamento 11 à ̈ inoltre provvisto di un foro passante 13, attraverso il quale passa l’albero 6. Il foro passante 13 può essere ricavato in una parete trasversale dell’elemento di alloggiamento 11, che si estende trasversalmente all’asse principale Z. Nell’esempio raffigurato, nel foro passante 13 à ̈ montata una boccola 14 al cui interno à ̈ girevolmente supportato l’albero 6. Il foro passante 13 à ̈ coassiale con l’asse longitudinale Y, ossia con l’asse geometrico dell’albero 6 e del rotore 5.

Come mostrato in Figura 5, l’asse longitudinale Y, ossia l’asse geometrico dell’albero 6 e del rotore 5, non coincide con l’asse principale Z, ossia con l’asse della sede 12. L’asse longitudinale Y à ̈ posto ad una distanza D dall’asse principale Z. Il rotore 5 à ̈ pertanto disposto in posizione eccentrica all’interno della sede 12, come mostrato in Figura 3.

L’elemento di alloggiamento 11 à ̈ delimitato da una superficie laterale esterna 15, mostrata in Figura 5, che può essere sostanzialmente cilindrica. Nell’esempio raffigurato, la superficie laterale esterna 15 à ̈ coassiale con l’asse longitudinale Y.

L’elemento di alloggiamento 11 à ̈ ricevuto all’interno di un involucro 3 mostrato in Figura 7. Nell’involucro 3 à ̈ ricavato un recesso 16 atto ad alloggiare l’elemento di alloggiamento 11 e i componenti ricevuti all’interno dell’elemento di alloggiamento 11. Il recesso 16, che può essere di forma sostanzialmente cilindrica, ha un asse geometrico coincidente con l’asse longitudinale Y. Il recesso 16 ha un diametro sostanzialmente uguale al diametro della superficie laterale esterna 15 dell’elemento di alloggiamento 11, cosicché il recesso 16 possa stabilmente alloggiare l’elemento di alloggiamento 11.

Nell’involucro 3 può essere ricavato un foro di posizionamento 18, mostrato in Figura 7, atto a ricevere una spina non raffigurata che si impegna sia con l’involucro 3 che con l’elemento di alloggiamento 11. La spina agisce come un mezzo di posizionamento per assicurare che l’elemento di alloggiamento 11 venga montato in una posizione angolare predefinita rispetto all’involucro 3.

L’involucro 3 à ̈ inoltre dotato di una flangia 17, provvista ad esempio di una pluralità di fori di fissaggio 19. Attraverso la flangia 17 e i fori di fissaggio 19 l’apparato 1 può essere fissato ad una struttura di supporto desiderata, per esempio al monoblocco del motore che si desidera raffreddare. Tuttavia, à ̈ anche possibile fissare l’apparato 1 ad una struttura di supporto diversa dal monoblocco del motore, per esempio ad un qualsiasi punto desiderato del telaio del veicolo su cui il motore à ̈ installato.

Come mostrato nelle Figure 1 e 8, l’apparato 1 comprende inoltre un elemento di chiusura 20 atto a chiudere trasversalmente l’involucro 3 dalla parte opposta alla girante 2. L’elemento di chiusura 20 à ̈ dotato di una pluralità di fori 21 atti a ricevere rispettivi elementi di fissaggio 22, per esempio viti, per fissare l’elemento di chiusura 20 all’involucro 3. Le viti 22 si impegnano in corrispondenti fori filettati 23 ricavati sull’involucro 3.

L’elemento di chiusura 20 à ̈ dotato di un’apertura 24, sagomata ad esempio come un foro circolare, nel quale può essere ricevuta un’ulteriore boccola 25, mostrata in Figura 1, atta a supportare girevolemnte l’albero 6.

L’apertura 24 ha un asse geometrico coincidente con l’asse longitudinale Y. Anche l’ulteriore boccola 25 si estende attorno all’asse longitudinale Y.

L’albero 6 ha dunque una prima estremità girevolmente supportata dall’elemento di alloggiamento 11, attraverso la boccola 14. Una seconda estremità dell’albero 6 à ̈ invece girevolmente supportata dall’elemento di chiusura 20, attraverso l’ulteriore boccola 25.

L’elemento di chiusura 20, oltre a chiudere parzialmente l’involucro 3, ha pertanto anche la funzione di supportare l’albero 6 in una posizione centrata rispetto all’involucro 3.

In una versione non raffigurata, al posto della boccola 14 e dell’ulteriore boccola 25, à ̈ possibile utilizzare differenti elementi di supporto, per esempio due cuscinetti volventi.

L’apparato 1 può inoltre comprendere un coperchio 26, mostrato in Figura 1, atto ad impegnarsi con l’elemento di chiusura 20 per chiudere l’apertura 24. Il coperchio 26 può essere rimuovibilmente fissato all’elemento di chiusura 20 tramite elementi filettati atti ad impegnarsi in rispettivi fori di ancoraggio 27 previsti nell’elemento di chiusura 20.

Nell’involucro 3 può essere ricavato un foro di ingrassaggio 28, mostrato in Figura 7, attraverso il quale una sostanza lubrificante, particolarmente grasso, può essere introdotta all’interno dell’involucro 3 per lubrificare la boccola 14. Il foro di ingrassaggio 28 à ̈ atto ad essere allineato con un ulteriore foro di ingrassaggio 29, mostrato in Figura 5, ricavato nell’elemento di alloggiamento 11. L’ulteriore foro di ingrassaggio 29 comunica con un foro di ingrassaggio non raffigurato, ricavato nella boccola 14, attraverso il quale la sostanza lubrificante può raggiungere l’albero 6.

Attraverso il foro di ingrassaggio 28, l’ulteriore foro di ingrassaggio 29 e il foro di ingrassaggio non raffigurato previsto nella boccola 14 à ̈ pertanto possibile, periodicamente, inviare all’interfaccia fra la boccola 14 e l’albero 6 una sostanza lubrificante che consente di minimizzare l’attrito fra l’albero 6 e la boccola 14.

L’elemento di copertura 20 à ̈ analogamente provvisto di un foro di lubrificazione 30, mostrato in Figura 8, attraverso il quale à ̈ possibile alimentare una sostanza lubrificante, particolarmente grasso, verso l’ulteriore boccola 25. Il foro di lubrificazione 30 comunica con un foro di ingrassaggio previsto nell’ulteriore boccola 25 per inviare periodicamente la sostanza lubrificante all’interfaccia fra l’ulteriore boccola 25 e l’albero 6. Il rotore 5 viene azionato in rotazione attorno all’asse longitudinale Y grazie ai gas di scarico generati a seguito della combustione che si verifica nel motore che l’apparato 1 consente di raffreddare.

A tal fine, à ̈ previsto un condotto non raffigurato per portare i fumi di scarico all’interno dell’apparato 1. Il condotto à ̈ adatto ad essere fissato all’apparato 1 in maniera tale da sfociare in un foro di ingresso 33, mostrato nelle Figure 3 e 7, previsto sull’involucro 3. Il foro di ingresso 33 passa attraverso lo spessore dell’involucro 3.

Sulla superficie laterale esterna 15 dell’elemento di alloggiamento 11 à ̈ ricavata una superficie piana 36, mostrata in Figura 5, atta ad essere disposta in una posizione affacciata al foro di ingresso 33. Sulla superficie piana 36 sfocia un foro di entrata 35, passante attraverso lo spessore dell’elemento di alloggiamento 11.

Quando l’elemento di alloggiamento 11 viene montato all’interno dell’involucro 3, come mostrato in Figura 3, il foro di entrata 35 viene disposto in una posizione tale da comunicare con il foro di ingresso 33, per esempio in una posizione all’incirca coassiale con il foro di ingresso 33.

Fra la superficie piana 36 dell’elemento di alloggiamento 11 e la superficie interna dell’involucro 3 resta definito un vano 34, mostrato in Figura 3, comunicante sia con il foro di ingresso 33 che con il foro di entrata 35. Dal vano 34, i gas di scarico entrano nella sede 12 dell’elemento di alloggiamento 11, attraverso il foro di entrata 35, così da far ruotare il rotore 5 attorno all’asse longitudinale Y, come sarà meglio descritto nel seguito.

Nell’elemento di alloggiamento 11 sono inoltre ricavati uno o più fori di uscita 37, mostrati in Figura 5, attraverso i quali i gas di scarico possono lasciare l’elemento di alloggiamento 11 dopo avere movimentato il rotore 5. I fori di uscita 37 possono essere fra loro allineati lungo una linea parallela all’asse longitudinale Y. Nell’esempio raffigurato, sono previsti tre fori di uscita 37, ma il numero di fori di uscita 37 può essere scelto liberamente e può essere diverso da tre.

Attraverso lo spessore dell’involucro 3 sono ricavati uno o più ulteriori fori di uscita 41, mostrati in Figura 7, atti ad essere posti in comunicazione con i fori di uscita 37 dell’elemento di alloggiamento 11. Per esempio, gli ulteriori fori di uscita 41 possono essere operativamente posizionati in corrispondenza dei fori di uscita 37. Attraverso gli ulteriori fori di uscita 41, i gas di scarico provenienti dall’elemento di alloggiamento 11 possono lasciare l’involucro 3, dopo aver movimentato il rotore 5.

Un collettore di scarico 32 à ̈ collegato all’involucro 3, in particolare in prossimità degli ulteriori fori di uscita 41, per convogliare i gas di scarico uscenti dall’apparato 1 verso l’ambiente esterno.

Come già menzionato in precedenza, la girante 2 à ̈ supportata da un’estremità dell’albero 6 opposta all’ulteriore estremità dell’albero 6 supportata dall’elemento di chiusura 20. La girante 2 coopera con una superficie sagomata 42 ricavata in una porzione dell’involucro 3 opposta ad un’ulteriore porzione dell’involucro 3 che alloggia l’elemento di alloggiamento 11, trasversalmente all’asse longitudinale Y. La superficie sagomata 42, mostrata in Figura 9, definisce parzialmente lo statore della pompa che fa circolare il liquido di raffreddamento nel motore.

Nel caso in cui l’apparato 1 venga fissato al monoblocco del motore, la girante 2 à ̈ alloggiata all’interno del monoblocco del motore. Il monoblocco definisce in questo caso lo statore della pompa, insieme con la superficie sagomata 42.

La girante 2, che à ̈ di tipo noto, riceve il liquido di raffreddamento in una propria regione centrale tramite un foro di ingresso ricavato ad esempio nel monoblocco del motore. La girante 2 elabora il liquido di raffreddamento e lo invia tangenzialmente verso un foro di uscita, anch’esso ricavato per esempio nel monoblocco del motore.

Fra la girante 2 e il rotore 5 sono interposti mezzi di tenuta per impedire al liquido di raffreddamento di penetrare all’interno dell’elemento di alloggiamento 11, mescolandosi con i gas di scarico. I mezzi di tenuta possono comprendere una tenuta meccanica 31, mostrata in Figura 1, atta ad essere supportata dall’albero 6.

La tenuta meccanica 31 può essere provvista di una parte mobile, che ruota solidalmente con l’albero 6, e di una parte fissa, montata all’interno dell’elemento di alloggiamento 11.

Quando l’apparato 1 si trova in una configurazione assemblata, l’elemento di alloggiamento 11 à ̈ montato all’interno dell’involucro 3 in una posizione fissa rispetto all’involucro 3.

Il rotore 5 à ̈ montato all’interno dell’elemento di alloggiamento 11, così da poter ruotare rispetto all’elemento di alloggiamento 11. In particolare, il rotore 5 à ̈ disposto in posizione eccentrica all’interno della sede 12. Infatti, l’asse longitudinale Y del rotore 5 à ̈ disposto ad una distanza D dall’asse principale Z della sede 12.

La posizione dell’asse longitudinale Y e dell’asse principale Z à ̈ tale per cui la distanza fra la superficie laterale esterna 15 del rotore 5 e la superficie laterale interna della sede 12 sia massima nella zona dell’elemento di alloggiamento 11 in cui sono ricavati i fori di uscita 37. La distanza fra la superficie laterale esterna 15 del rotore 5 e la superficie laterale interna della sede 12 à ̈ invece minima in una regione dell’elemento di alloggiamento 11 all’incirca diametralmente opposta alla zona in cui sono ricavati i fori di uscita 37. In tale regione, il rotore 5 può essere a contatto, o quasi, con la superficie laterale interna della sede 12.

Mentre il rotore 5 ruota, anche le pale 7 alloggiate ciascuna nella corrispondente sede 8 sono poste in rotazione. Le pale 7 sono spinte fuori dalle rispettive sedi 8 dalla forza centrifuga. Tuttavia, le pale 7 non possono fuoriuscire completamente dalle rispettive sedi 8. La massima quantità di cui le pale 7 possono sporgere dalle rispettive sedi 8 à ̈ determinata, istante per istante, dalla distanza fra la superficie laterale esterna 15 del rotore 5 e la superficie laterale interna della sede 12. Le pale 7 sono infatti proiettate fuori dalle rispettive sedi 8, per effetto della forza centrifuga, fino a che la superficie di testa 9 di ciascuna pala 7 va a contatto con la superficie laterale interna della sede 12. Mentre il rotore 5 ruota attorno all’asse longitudinale Y, la superficie di testa 9 di ciascuna pala 7 striscia pertanto contro la superficie interna della sede 12.

Fra due pale 7 adiacenti à ̈ definita una camera il cui volume varia a seconda della posizione delle pale 7 attorno all’asse longitudinale Y, ossia a seconda della posizione angolare del rotore 5.

In particolare, nella posizione mostrata in Figura 3, Ã ̈ possibile individuare una camera di spinta 38 direttamente affacciata al foro di entrata 3. La camera di spinta 38 Ã ̈ definita fra una prima pala 7a ed una seconda pala 7b.

Nell’esempio raffigurato, il rotore 5 ruota in senso antiorario e la prima pala 7a, disposta a monte del foro di entrata 35 rispetto al verso di rotazione del rotore 5, sporge dal rotore 5 di una quantità minore rispetto alla seconda pala 7b, disposta a valle del foro di entrata 35. In particolare, la prima pala 7a può essere completamente contenuta nella rispettiva scanalatura 8, come nell’esempio raffigurato.

A valle della camera di spinta 38 à ̈ individuabile una camera intermedia 39, definita fra la seconda pala 7b ed una terza pala 7c, che sporge dal rotore 5 di una quantità maggiore della seconda pala 7b.

A valle della camera intermedia 39 Ã ̈ disposta una camera di uscita 40, nella quale si aprono i fori di uscita 37. A valle della camera di uscita 40, sono definite ulteriori camere che non hanno un ruolo attivo nel mettere in rotazione il rotore 5.

Durante il funzionamento, i gas di scarico derivanti dalla combustione avvenuta all’interno del motore entrano nell’involucro 3 attraverso il foro di ingresso 33. Da qui, i gas di scarico passano nel vano 34 e quindi, attraverso il foro di entrata 35, entrano nella camera di spinta 38.

Quando i gas di scarico entrano nella camera di spinta 38, i gas di scarico possiedono una certa energia cinetica che viene ceduta pressoché totalmente alla seconda pala 7b, o comunque che viene ceduta in misura maggiore alla seconda pala 7b rispetto alla prima pala 7a. Infatti, la prima pala 7a non sporge dal rotore 5, o comunque sporge dal rotore 5 meno della seconda pala 7b, cosicché la seconda pala 7b rende disponibile – rispetto alla prima pala 7a - una superficie maggiore sulla quale i gas di scarico possono esercitare una pressione. La risultante della forza applicata alla prima pala 7a e alla seconda pala 7b dai gas di scarico che si trovano nella camera di spinta 38 à ̈ dunque rivolta verso la seconda pala 7b. Tale risultante genera un momento che mette in rotazione il rotore 5 in senso antiorario, nell’esempio di Figura 3.

La prima pala 7a e la seconda pala 7b vengono dunque ruotate verso i fori di uscita 37, e la camera definita fra la prima pala 7a e la seconda pala 7b aumenta progressivamente di volume. Di conseguenza, la pressione dei gas di scarico contenuti all’interno della camera definita fra la prima pala 7a e la seconda pala 7b diminuisce progressivamente, mentre il rotore 5 ruota in senso antiorario. Questa progressiva diminuzione della pressione dei gas di scarico fa sì che la spinta che i gas di scarico esercitano sulla prima pala 7a diminuisca progressivamente, mentre il rotore 5 ruota. Ciò non determina tuttavia inconvenienti, in quanto una nuova camera à ̈ nel frattempo giunta in una posizione affacciata al foro di entrata 35, e in questa nuova camera l’azione di spinta esercitata dai gas di scarico à ̈ massima.

Grazie alla progressiva diminuzione della pressione dei gas di scarico all’interno di una camera che si verifica man mano che la camera viene ruotata verso i fori di uscita 37, si assicura che il rotore 5 ruoti sempre nel medesimo verso di rotazione, ossia in senso antiorario nell’esempio raffigurato. Nella camera intermedia 39 non possono infatti generarsi pressioni tali da contrastare la pressione presente nella camera di spinta 38, dal momento che la camera intermedia 39 ha un volume maggiore della camera di spinta 38. L’energia cinetica contenuta nei gas di scarico può pertanto essere convertita in energia meccanica che ruota la girante 2 con un rendimento molto elevato.

Quando la camera definita fra la prima pala 7a e la seconda pala 7b arriva in corrispondenza dei fori di uscita 37, i gas di scarico passano nel collettore di scarico 32 e quindi escono dall’apparato 1. I gas di scarico fluiscono naturalmente verso l’ambiente esterno, dove la pressione à ̈ più bassa rispetto alla camera di uscita 40. Di conseguenza, la camera di uscita 40 si svuota ed à ̈ pronta per ricevere una nuova quantità di gas di scarico e ricominciare così il proprio ciclo di funzionamento.

Mentre la camera definita fra la prima pala 7a e la seconda pala 7b si sposta attorno all’asse longitudinale Y, un’altra camera, definita fra altre due pale 7, si porta di fronte al foro di ingresso 35. La nuova camera posta di fronte al foro di ingresso 35 agisce come camera di spinta, ricevendo energia dai gas di scarico. Il rotore 5 viene così posto in rotazione attorno all’asse longitudinale Y. L’albero 6 ruota solidalmente al rotore 5, così come la girante 2, che à ̈ fissa rispetto all’albero 6. La girante 2 invia di conseguenza il liquido di raffreddamento all’interno del motore.

Grazie alle pale 7 che fuoriescono dalle sedi 8 di una quantità variabile a seconda della posizione angolare del rotore 5, la superficie di testa 9 può, in ogni posizione angolare del rotore 7, essere a contatto con la superficie laterale interna della sede 12. Di conseguenza, fra due pale 7 consecutive resta definita una camera sostanzialmente chiusa. Quando i gas di scarico entrano nella camera di spinta 38, i gas di scarico si accumulano nella camera di spinta 38 fino a raggiungere una pressione sufficiente a vincere la resistenza che il rotore 5 oppone ad essere ruotato. I gas di scarico riescono così a mettere in rotazione il rotore 5 anche quando la velocità del motore à ̈ relativamente bassa, particolarmente quando il motore gira al minimo. Di conseguenza, il liquido di raffreddamento può correttamente circolare all’interno del motore anche quando quest’ultimo funziona ad un basso numero di giri. Viene pertanto evitato il rischio di malfunzionamenti dovuti ad un’eccessiva temperatura raggiunta all’interno del motore.

Nell’esempio raffigurato, l’eccentricità fra il rotore 5 e la sede 12 à ̈ stata ottenuta montando il rotore 5 coassialmente all’involucro 3 e prevedendo una sede 12 eccentrica rispetto all’involucro 3. In una versione alternativa non raffigurata, à ̈ anche possibile che la sede 12 sia disposta in posizione coassiale con l’involucro 3 e che il rotore 5 sia montato in posizione eccentrica rispetto all’involucro 3.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Apparato comprendente: - una girante (2) di pompa per far circolare un liquido di raffreddamento in un motore, - un dispositivo di azionamento (4) per azionare la girante (2) di pompa, - un condotto per portare i gas di scarico prodotti dal motore verso il dispositivo di azionamento (4), cosicché i gas di scarico movimentino un rotore (5) del dispositivo di azionamento (4), caratterizzato dal fatto che il dispositivo di azionamento (4) comprende una pluralità di pale (7), ciascuna pala (7) di detta pluralità proiettandosi dal rotore (5) di una quantità che varia mentre il rotore (5) ruota.
2. 2. Apparato secondo la rivendicazione 1, in cui il rotore (5) à ̈ provvisto di una pluralità di scanalature (8), ciascuna scanalatura (8) alloggiando una pala (7), cosicché la pala (7) fuoriesca almeno parzialmente dalla scanalatura (8) per effetto della forza centrifuga quando il rotore (5) ruota.
3. 3. Apparato secondo la rivendicazione 2, in cui ciascuna pala (7) Ã ̈ ricevuta nella corrispondente scanalatura (8) senza interposizione di elementi elastici.
4. 4. Apparato secondo una delle rivendicazioni precedenti, e comprendente inoltre un elemento di alloggiamento (11) provvisto di una sede (12), il rotore (5) essendo montato eccentricamente all’interno della sede (12).
5. 5. Apparato secondo la rivendicazione 4, in cui due pale (7) consecutive definiscono, fra l’elemento di alloggiamento (11) e il rotore (5), almeno una camera (38, 39, 40) sostanzialmente chiusa.
6. 6. Apparato secondo la rivendicazione 5, in cui l’elemento di alloggiamento (11) à ̈ provvisto di un foro di entrata (35) e di un foro di uscita (37) per i gas di scarico, un asse longitudinale (Y) del rotore (5) essendo distanziato da un asse (Z) della sede (12) cosicché il volume di detta almeno una camera (38, 39, 40) aumenti dal foro di entrata (35) verso il foro di uscita (37).
7. 7. Apparato secondo una delle rivendicazioni da 4 a 6, e comprendente inoltre un involucro (3) dotato di un recesso (16) all’interno del quale à ̈ montato l’elemento di alloggiamento (11), in una posizione fissa rispetto all’involucro (3), il recesso (16) essendo preferibilmente coassiale con il rotore (5).
8. 8. Apparato secondo la rivendicazione 7, in cui l’involucro (3) à ̈ provvisto di una flangia (17) dotata di una pluralità di fori di fissaggio (19) per fissare l’involucro (3) ad un supporto, particolarmente un monoblocco del motore.
9. 9. Apparato secondo la rivendicazione 7 oppure 8, in cui l’involucro (3) à ̈ delimitato, da una parte opposto al rotore (5), da una superficie sagomata (42) definente almeno in parte uno statore della pompa.
10. 10. Apparato secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui il rotore (5) à ̈ fisso rispetto ad un albero (6) che supporta la girante (2) di pompa, cosicché quando il rotore (5) ruota, venga ruotato l’albero (6) che a sua volta aziona in rotazione la girante (2) di pompa.