ITTO20010223A1 - Sistema di distribuzione di aria. - Google Patents

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ITTO20010223A1
ITTO20010223A1 IT2001TO000223A ITTO20010223A ITTO20010223A1 IT TO20010223 A1 ITTO20010223 A1 IT TO20010223A1 IT 2001TO000223 A IT2001TO000223 A IT 2001TO000223A IT TO20010223 A ITTO20010223 A IT TO20010223A IT TO20010223 A1 ITTO20010223 A1 IT TO20010223A1
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Francesco Butera
Stefano Alacqua
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Fiat Ricerche
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Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Sistema di distribuzione di aria",
TESTO DELLA DESCRIZIONE
La presente invenzione si riferisce ai sistemi di distribuzione di aria in generale, ad esempio per uso in edifici civili o industriali oppure in autoveicoli, del tipo comprendente:
almeno un condotto di ingresso per un flusso d'aria,
una pluralità di bocche per l'efflusso dell'aria in un ambiente, e
un dispositivo distributore di aria, comprendente:
un ingresso (3) che riceve il flusso d'aria dal suddetto condotto di ingresso,
una pluralità di uscite, collocate a distanza dalle suddette bocche di efflusso, e collegate a queste da rispettive tubazioni.
Lo scopo della presente invenzione è quello di realizzare un sistema di distribuzione di aria del tipo sopra specificato, che sia semplice e di funzionamento affidabile ed efficiente. In vista di raggiungere tale obiettivo, l'invenzione ha per oggetto un sistema del tipo sopra indicato, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo distributore di aria comprende inoltre:
un passaggio (6S, 6D) collegato a detto condotto di ingresso del flusso d'aria, e
mezzi fluidici associati a detto passaggio per deviare il flusso d'aria in una prima od in una seconda direzione (7S, 7C; 7D) mediante effetto Coanda.
Secondo un ulteriore caratteristica dell'invenzione, detto passaggio è costituito da un condotto principale (6S; 6D) avente un'estremità di ingresso e sfociante all'estremità opposta in un primo ed in un secondo condotto secondario (7S, 7C; 7C, 7D) che si diramano dal condotto principale secondo due direzioni distinte, e detti mezzi fluidici sono atti a modificare la geometria del condotto principale in modo tale da controllare la direzione del flusso per effetto Coanda.
Secondo ancora un ulteriore caratteristica dell'invenzione detti mezzi fluidici comprendono: una ο più aperture di controllo (9) ricavate in una parete (8) del condotto principale,
mezzi otturatori o perturbatori (10) cooperanti con dette aperture e spostabili fra una condizione inattiva ed una condizione attiva,
la parete in cui sono ricavate le aperture di controllo essendo disposta parallelamente alla direzione di flusso dell'aria nel condotto, in modo tale per cui l'intervento di detti mezzi fluidici non comporta sostanzialmente alcuna variazione nella portata di aria attraverso il condotto principale.
Occorre rilevare che il brevetto statunitense US-A-4 686 890 e il corrispondente brevetto europeo EP-B-0 174 660 mostrano l'applicazione di mezzi fluidici ad una bocchetta di efflusso di aria nell'abitacolo di un autoveicolo. Tale documento non anticipa pertanto l'invenzione in quanto non si riferisce ad un dispositivo distributore disposto a monte delle bocche di efflusso dell'aria e a distanza da esse. Inoltre i mezzi fluidici previsti in questo caso influenzano la portata dell'aria nel condotto principale. Lo stesso vale per la bocchetta di efflusso illustrata nel brevetto statunitense US-A-4 407 186 che prevede una soluzione ibrida comprendente sia un elemento fluidico sia convenzionali alette deflettici, in cui si fa uso di flussi ausiliari di controllo che vengono prelevati dal flusso principale.
L'invenzione si riferisce ad un dispositivo di distribuzione disposto a monte ed a distanza dalle bocche di efflusso dell'aria nell'ambiente, che è in grado di controllare l'invio selettivo di aria alle varie bocche evitando le perdite di carico che si generano nei condotti utilizzanti le convenzionali alette deflettici e senza comportare le variazioni di portata che si realizzano nelle soluzioni note di bocchette di efflusso dotate di mezzi fluidici. La disposizione secondo la presente invenzione consente di ottenere vantaggi sul piano dell'efficienza aerodinamica, nonché della semplicità e del ridotto ingombro della struttura del dispositivo. Inoltre, l'invenzione si presta ad essere utilizzata per realizzare, secondo criteri di modularità, il controllo simultaneo della direzione di più flussi d'aria che percorrono una pluralità di condotti principali fra loro affiancati, sfocianti ciascuno in due condotti secondari ed aventi ciascuno una rispettiva apertura di controllo. In tal caso, secondo l'invenzione, le aperture di controllo dei vari condotti principali sono fra loro allineate ed i mezzi otturatori associati a dette aperture di controllo sono comuni. Essi possono comprendere, ad esempio, due o più cilindri girevoli, aventi ciascuno una parete con una distribuzione di aperture, tale per cui tali cilindri realizzano le diverse possibili combinazioni di apertura o chiusura delle varie aperture di controllo nelle loro diverse posizioni relative. Tale specifica soluzione si presta ad essere utilizzata in modo particolarmente vantaggioso in un impianto di distribuzione dell'aria in un autoveicolo. I mezzi otturatori sopra descritti, infatti presentano particolari vantaggi per le loro ridotte dimensioni, per la loro semplicità e per il ridotto consumo energetico. Un unico attuatore comprendente la coppia dei due cilindri girevoli è in grado di controllare il flusso di aria attraverso una pluralità di uscite del sistema di distribuzione.
Il distributore d'aria ad effetto Coanda sopra descritto può essere realizzato in modo da risultare monostabile o bistabile. Nel primo caso, il flusso d'aria devia preferibilmente dal condotto principale in un primo condotto secondario, e si ottiene la commutazione al secondo condotto secondario solo fintantoché viene generato un segnale di controllo, come ad esempio un flusso secondario di aria in uscita dall'apertura di controllo. Se il distributore d'aria è bistabile, invece, esso è in grado di commutare l'uscita dell'aria dal primo condotto secondario al secondo condotto secondario, o viceversa, ogni volta che viene generato un segnale di controllo (come ad esempio l'allontanamento dell'otturatore dall'apertura di controllo) , ma rimane nella nuova condizione commutata anche quando il segnale di controllo viene a cessare. Questo risultato può essere ottenuto, ad esempio, prevedendo due aperture di controllo sui due lati opposti del condotto principale, che vengono aperte selettivamente per provocare la deflessione del flusso principale dell'aria verso il primo condotto secondario o verso il secondo condotto secondario, rispettivamente.
Il comando dei mezzi otturatori o perturbatori possono essere realizzato in qualsiasi modo, ad esempio con attuatori tradizionali (elettromagnetici, idraulici, pneumatici) o piezoelettrici, o polimeri elettrostrittivi , o attuatori a memoria di forma.
Come si è visto, il segnale di controllo che consente di avviare il flusso in una prima direzione o in una seconda direzione, è preferibilmente generato controllando un'apertura di controllo. Tale apertura può mettere in comunicazione il condotto principale percorso dal flusso d'aria con un ambiente a pressione minore o maggiore. I mezzi otturatori possono essere costituiti da superfici mobili, come nel caso dell'esempio utilizzante i due cilindri concentrici girevoli, o anche da superfici deformabili. Nel caso di distributori bistabili, il segnale di controllo può essere anche generato mediante un perturbazione termica o mediante una perturbazione generata da getti d'aria di intensità e durata predeterminate.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi risulteranno dalla descrizione che segue con riferimento ai disegni annessi, forniti a puro titolo di esempio non limitativo, in cui:
la figura 1 è una vista prospettica di un esempio di attuazione del sistema secondo l'invenzione, utilizzabile come distributore d'aria in un autoveicolo,
la figura 2 è una vista in sezione e in scala ampliata, secondo la linea II-II della figura 1,
la figura 3 è una vista in sezione secondo la linea III-III della figura 1,
la figura 4 è una vista prospettica esplosa dei mezzi otturatori utilizzati nel sistema della figura 1,
le figure 5, 6 illustrano un dettaglio della figura 2 in due differenti condizioni operative al fine di illustrare il principio di funzionamento dell'invenzione,
la figura 7 illustra gli sviluppi in pianta delle pareti dei due cilindri girevoli costituenti i mezzi otturatori del dispositivo secondo 1'invenzione ,
la figura 8 illustra un ulteriore esempio di attuazione dell'invenzione, e
la figura 9 illustra una specifica applicazione. Nella figura 1, il numero 1 indica nel suo insieme una struttura di materiale plastico utilizzabile come distributore di aria in un autoveicolo. La struttura 1 comprende una sezione principale 2 che definisce un condotto principale 3 per il flusso dell'aria (figura 3) che entra nel condotto attraverso un'apertura 4. Come visibile nella figura 2, il condotto principale 3 si divide in due condotti separati 5D, 5S ognuno dei quali si prolunga in tre condotti principali 6S, 6D fra loro sovrapposti verticalmente. Ognuno dei condotti principali 6S si dirama in due condotti secondari 7S, 7D, che definiscono fra loro un angolo inferiore a 90° e che fuoriescono dalla struttura 1 all'estremità opposta rispetto all'apertura 4. Analogamente, ognuno dei tre condotti principali 6D verticalmente sovrapposti si dirama in due condotti secondari 7C, 7D che formano fra loro un angolo inferiore a 90°. Ognuno dei tre condotti principali 6S fra loro verticalmente sovrapposti è delimitato sul suo lato interno da una parete 8 avente un'apertura di controllo 9 disposta in un piano parallelo alla direzione di flusso dell'aria attraverso il condotto 6S. Analogamente, ognuno dei tre condotti principali 6S fra loro verticalmente sovrapposti è delimitato sul suo lato interno da una parete 8 avente un'apertura di controllo 9 anch'essa giacente in un piano parallelo alla direzione di flusso dell'aria nel condotto 6D. Poiché vi sono tre condotti 6S fra loro verticalmente sovrapposti e tre condotti 6D fra loro verticalmente sovrapposti, il sistema prevede in tutto tre aperture 9 fra loro verticalmente allineate per il controllo del flusso d'aria che percorre i tre condotti principali 6S, e tre aperture di controllo 9, pure fra loro verticalmente allineate, per il controllo del flusso d'aria che percorre i tre condotti principali 6D.
Le diverse possibili combinazioni di apertura e chiusura delle sei aperture di controllo 9 sopra descritte vengono realizzate prevedendo mezzi otturatori costituiti da un dispositivo otturatore 10 includente due cilindri concentrici e girevoli 11, 12 (vedere figura 4). Le pareti Ila e 12a dei due cilindri 11, 12 sono illustrate, sviluppate nel piano, nella figura 7. Come visibile in tale figura, tali pareti presentano una serie di aperture 13 disposte conformate in modo tale per cui le diverse posizioni relative dei due cilindri 10, 11 realizzano le diverse possibili combinazioni di apertura e chiusura delle aperture di controllo 9.
In corrispondenza di ciascuna apertura di controllo 9, lo stato aperto e lo stato chiuso è determinante nel provocare la deviazione del flusso principale di aria verso l'uno o l'altro condotto secondario. Tale fenomeno è illustrato nelle figure 5, 6 con riferimento ad un unico specifico condotto principale 6D da cui si diramano due condotti secondari 7C, 7D. Nella figura 5, l'apertura di controllo 9 è otturata, in quanto il cilindro interno 11 presenta in corrispondenza di essa una sua parete chiusa Ila. In tale condizione, il flusso principale di aria che attraversa il condotto principale 6D fluisce, per effetto Coanda seguendo la curvatura della parete 8, nel condotto secondario 7C. Qualora il cilindro interno 11 venga ruotato in modo da lasciare libera l'apertura di controllo 9 (figura 6), così da mettere in comunicazione il condotto principale 6D con un ambiente che si trova ad esempio ad una pressione più elevata, si genera un segnale fluidico di controllo che determina la deviazione del flusso nel condotto secondario 7D.
Come visibile nella figura 4, all'estremità superiore, i due cilindri girevoli 11, 12 presentano dentature 14, 15 che consentono l'impegno di corrispondenti organi di azionamento. Naturalmente, i mezzi destinati a comandare la rotazione dei due cilindri 11, 12 possono essere di qualunque tipo noto, come già sopra descritto. Inoltre, resta inteso che il dispositivo illustrato nei disegni annessi è qui fornito a puro titolo di esempio. Ovviamente, l'esempio illustrato presenta particolari vantaggi dal punto di vista della semplicità, del ridotto ingombro, della modularità. Il dispositivo otturatore 10 può essere comandato con un unico attuatore, con un ridottissimo consumo energetico. Grazie alla disposizione descritta, le perdite di carico nei condotti dell'aria sono minime, il che garantisce l'elevata efficienza del sistema di distribuzione.
La figura 8 illustra un ulteriore esempio di attuazione in cui la deviazione del flusso d'aria che percorre un condotto principale 20 in un primo condotto secondario 21 o in un secondo condotto secondario 22 viene controllata, secondo criteri di bistabilità, mediante due alette oscillanti laterali 23, 24 che sono associate a due rispettive aperture di controllo.
La figura 9 illustra l'applicazione di un dispositivo 1 secondo l'invenzione, avente un ingresso 3 e otto uscite 50 connesse tramite rispettive tubazioni 51 e bocchette di efflusso 52.
Come pure già indicato, il sistema secondo l'invenzione si presta ad essere utilizzato sia negli autoveicoli, sia in sistemi di distribuzione per edifici, civili o industriali, o in qualsiasi altro campo di utilizzazione di sistemi di distribuzione dell'aria (ad esempio anche in navi o aeroplani) .
Naturalmente, fermo restando il principio del trovato, i particolari di costruzione e le forme di realizzazione potranno ampiamente variare rispetto a quanto descritto ed illustrato a puro titolo di esempio, senza per questo uscire dall'ambito della presente invenzione.

Claims (12)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Sistema di distribuzione di aria, comprendente : almeno un condotto di ingresso per un flusso d'aria, una pluralità di bocche per l'efflusso dell'aria in un ambiente, e un dispositivo distributore di aria, comprendente : un ingresso (3) che riceve il flusso d'aria dal suddetto condotto di ingresso, una pluralità di uscite, collocate a distanza dalle suddette bocche di efflusso, e collegate a queste da rispettive tubazioni, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo distributore di aria comprende inoltre : un passaggio (6S, 6D) collegato a detto condotto di ingresso del flusso d'aria, e mezzi fluidici associati a detto passaggio per deviare il flusso d'aria in una prima od in una seconda direzione (7S, 7C; 7D) mediante effetto Coanda.
  2. 2. Sistema di distribuzione di aria secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto passaggio è costituito da un condotto principale (6S; 6D) avente un'estremità di ingresso e sfociante all'estremità opposta in un primo ed in un secondo condotto secondario (7S, 7C; 7C, 7D) che si diramano dal condotto principale secondo due direzioni distinte, e dal fatto che detti mezzi fluidici sono atti a modificare la geometria del condotto principale in modo tale da controllare la direzione del flusso per effetto Coanda.
  3. 3. Sistema di distribuzione di aria secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detti mezzi fluidici comprendono: una o più aperture di controllo (9) ricavate in una parete (8) del condotto principale, mezzi otturatori o perturbatori (10) cooperanti con dette aperture e spostabili fra una condizione inattiva ed una condizione attiva, la parete in cui sono ricavate le aperture di controllo essendo disposta parallelamente alla direzione di flusso dell'aria nel condotto, in modo tale per cui l'intervento di detti mezzi fluidici non comporta sostanzialmente alcuna variazione nella portata di aria attraverso il condotto principale.
  4. 4. Sistema di distribuzione di aria secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto sistema comprende una pluralità di condotti principali (6S; 6D) fra loro affiancati, sfocianti ciascuno in due condotti secondari (7S, 7C; 7C, 7D) ed aventi ciascuno una rispettiva apertura di controllo (9) .
  5. 5. Sistema di distribuzione di aria secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che le aperture di controllo (9) dei vari condotti principali sono fra loro allineate, e che i mezzi otturatori (10) delle aperture di controllo (9) sono comuni .
  6. 6 Sistema di distribuzione di aria secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che i mezzi otturatori comuni (10) delle aperture di controllo (9) comprendono due o più cilindri girevoli (11, 12) aventi pareti (Ila, 12a) recanti una pluralità di aperture (13) disposte e conformate in modo tale per cui diverse possibili combinazioni di apertura e chiusura delle varie aperture di controllo (9) vengono realizzate nelle diverse posizioni relative dei due cilindri girevoli (11, 12).
  7. 7. Sistema di distribuzione di aria secondo la rivendicazione 6, destinato ad essere utilizzato in un autoveicolo, comprendente un corpo (1) includente una sezione principale (2) che definisce un condotto di ingresso (3) che si divide in due condotti ausiliari (5S, 5D), ognuno dei quali alimenta due o più condotti principali (6S; 6D) fra loro verticalmente sovrapposti, ciascun condotto principale (6S; 6D) diramandosi a sua volta in due condotti secondari (7S, 7C; 7C, 7D) complanari con il relativo condotto principale, in modo tale da definire due serie di due o più aperture di uscita verticalmente sovrapposte sia un lato destro, sia su un lato sinistro del corpo (1).
  8. 8. Sistema di distribuzione di aria secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che i cilindri girevoli concentrici (11, 12) sono disposti con il loro asse diretto verticalmente sostanzialmente al centro del corpo (1) del dispositivo, in modo da controllare una pluralità di aperture di controllo (9) fra loro verticalmente sovrapposte, su due lati opposti del gruppo costituito dai cilindri girevoli (11, 12).
  9. 9. Sistema di distribuzione di aria secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che i mezzi fluidici hanno un funzionamento monostabile.
  10. 10. Sistema di distribuzione di aria secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-8, caratterizzato dal fatto che i mezzi fluidici hanno un funzionamento bistabile.
  11. 11. Sistema di distribuzione di aria secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che i suddetti mezzi otturatori o perturbatori comprendono superfici mobili o deformabili atte a mettere in comunicazione il condotto principale con un ambiente a pressione differente.
  12. 12. Sistema di distribuzione di aria secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che i suddetti mezzi otturatori o perturbatori sono comandati da un attuatore di un tipo scelto fra attuatori elettromagnetici, idraulici, pneumatici, piezoelettrici, polimeri elettrostrittivi, attuatori a memoria di forma. Il tutto sostanzialmente come descritto ed illustrato e per gli scopi specificati.
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