IT201600069562A1 - Pompa ad aria ad azionamento manuale - Google Patents

Description

“POMPA AD ARIA AD AZIONAMENTO MANUALE”

La presente invenzione è relativa ad una pompa ad aria ad azionamento manuale. In particolare, la presente invenzione è relativa ad una pompa ad aria ad azionamento manuale “a doppio regime di funzionamento”.

Nel presente contesto, con l’espressione “a doppio regime di funzionamento” si intende una pompa a mano nella quale è possibile passare da un primo regime ad alta portata ma a bassa pressione, ad un secondo regime ad alta pressione con bassa portata, o viceversa.

In particolare la presente pompa a mano trova valida applicazione nel gonfiaggio di Kite e SUP (Stand Up Paddle).

Come è noto, i Kite ed i SUP devono essere gonfiati prima dell’utilizzo alle seguenti pressioni:

a. Kite: 800 mbar max

b. SUP: 1200 mbar max

In commercio si trovano pompe a mano (HP) destinate singolarmente ai due tipi di attrezzature.

A causa della differenza di pressione massima di gonfiaggio i costruttori di gonfiatori tendono a fornire pompe a mano con diametro del pistone come segue:

a. Kite: diametro del cilindro di pompaggio: 90-100 mm Forza max di azionamento: 500 N a 800 mbar

b. SUP: diametro del cilindro di pompaggio: 70-75 mm Forza max di azionamento: 500 N a 1200 mbar

Si noti che la pompa per Kites ha un diametro superiore rispetto a quella SUP.

Il motivo risiede nella pressione massima di gonfiaggio e lo sforzo fisico massimo ammissibile sulla maniglia.

Occorre osservare comunque che il SUP ha una capacità nettamente superiore al Kite e che, a basse pressioni, una pompa di tipo Kite permetterebbe di gonfiare più velocemente.

In buona sostanza, l’uso di due pompe con diametro diverso permetterebbe una efficienza superiore.

Tuttavia, in alcune pompe a mano attualmente in commercio sono state preconizzate soluzioni a doppio cilindro nelle quali durante la fase a bassa pressione entrambi i cilindri sono in modalità pompaggio; quando poi la pressione aumenta talmente da non essere più agevole l’azionamento, l’operatore manda in by-pass il cilindro a maggior diametro.

In queste soluzioni, pertanto, si sono messe in parallelo due pompe con la possibilità di escludere quella a maggior diametro durante la fase di gonfiaggio ad alta pressione.

Tuttavia, le pompe normalmente sono a “singolo effetto”; cioè durante la fase di salita degli steli non viene pompata aria. Una altra caratteristica negativa è costituita dall’ingombro.

Scopo della presente invenzione è, quindi, quello di realizzare una pompa ad aria ad azionamento manuale la quale sia esente dagli inconvenienti sopra descritti.

Pertanto, secondo la presente invenzione viene realizzata una pompa ad aria ad azionamento manuale, secondo quanto rivendicato nella rivendicazione 1, oppure in una qualsiasi delle rivendicazioni dipendenti, direttamente o indirettamente, dalla rivendicazione 1.

In definitiva, scopi precipui della presente invenzione sono i seguenti:

a. Sviluppare una pompa manuale che sia efficiente da un punto di vista pneumatico.

Come è noto l’efficienza pneumatica è definita come: EFF = (forza sullo stelo x corsa)/(pressione x cilindrata)

ed è funzione del grado di riempimento delle camere e delle tenute nonché dagli attriti.

b. Sviluppare una pompa a doppio effetto. Il doppio effetto a basse pressioni consente all’operatore di non fare a vuoto la corsa di ritorno dello stelo.

c. Sviluppare una pompa ergonomica in modo tale che lo sforzo sullo stelo della pompa possa essere rimodulato oltre una certa pressione.

d. Sviluppare una pompa manuale che abbia una dimensione paragonabile ad una pompa SUP ma con una capacità molto superiore a basse pressioni.

Per una migliore comprensione della presente invenzione, viene ora descritta una forma di realizzazione preferita, a puro titolo di esempio non limitativo e con riferimento ai disegni allegati, nei quali:

- la figura 1 illustra una vista prospettica di una pompa ad aria ad azionamento manuale oggetto dell’invenzione in una prima configurazione;

- la figura 2 mostra una vista frontale della pompa ad aria illustrata in figura 1 in una prima situazione;

- la figura 3 illustra una vista in pianta della pompa ad aria illustrata in figura 1;

- la figura 4 mostra una sezione longitudinale A-A della pompa ad aria oggetto dell’invenzione, sezione eseguita sulla vista frontale di figura 2 (in una prima configurazione - punto morto inferiore con pompa ad alta portata e bassa pressione);

- la figura 5 illustra una sezione trasversale B-B eseguita su dei particolari (che sono disposti in una prima configurazione) della pompa mostrata in figura 2;

- la figura 6 mostra una sezione trasversale C-C eseguita su dei particolari (disposti nella prima configurazione di figura 5) della pompa mostrata in figura 5;

- la figura 7 illustra la stessa sezione longitudinale di figura 4 ma con la pompa a mano in una seconda configurazione (punto morto superiore con pompa ad alta portata e bassa pressione);

- la figura 8 mostra una vista tridimensionale, parzialmente sezionata, della parte inferiore della pompa a mano di figura 1;

- la figura 9 illustra un esploso della parte inferiore della pompa mostrata in figura 8;

- la figura 10 mostra una vista frontale della pompa ad aria illustrata in figura 1 in una seconda situazione;

- la figura 11 illustra la stessa sezione trasversale B-B di figura 5 con i particolari disposti in una seconda configurazione;

- la figura 12 mostra la stessa sezione trasversale C-C di figura 6 con i particolari disposti in una seconda configurazione;

- la figura 13 illustra la stessa sezione longitudinale delle figure 4, 7 ma con la pompa a mano in una terza configurazione (punto morto superiore con pompa a bassa portata ed alta pressione); e

- la figura 14 mostra la stessa sezione longitudinale delle figure 4, 7, 13 ma con la pompa a mano in una quarta configurazione (punto morto inferiore con pompa a bassa portata ed alta pressione).

Nelle figure 1-4, con 100 è stata indicata, nel suo complesso, una pompa a mano oggetto della presente invenzione.

Come mostrato in maggior dettaglio in figura 4 (punto morto inferiore con pompa ad alta portata e bassa pressione), la pompa a mano 100 comprende un tubo esterno 10 (avente un primo asse di simmetria longitudinale (Y1)) al cui interno trovano alloggio un primo pistone 20 tubolare cavo, ed un secondo pistone 30 tubolare cavo (a sua volta interno al primo pistone 20) entrambi coassiali al tubo esterno 10.

In altre parole, nella particolare forma di attuazione illustrata nelle figure 1-4, il tubo esterno 10, il primo pistone 20, ed il secondo pistone 30 possono essere pensati come tre tubi coassiali, i quali presentano il medesimo primo asse di simmetria longitudinale (Y1) verticale.

Il tubo esterno 10, che funge da carter alla pompa a mano 100, presenta una apertura 11 di ingresso aria ambiente munita di una rispettiva valvola unidirezionale 12, cioè che consente l’ingresso di aria ma non la sua fuoriuscita.

Inoltre, il tubo esterno 10 è fissato ad una rispettiva base 40 visibile anche in figura 3.

All’interno della base 40 è alloggiata una testa di distribuzione aria 45 che sarà descritta meglio in seguito.

Nella configurazione mostrata in figura 4 il secondo pistone 30 è fissato al primo pistone 20 tramite un dispositivo di fissaggio 50 di tipo qualsiasi.

In particolare il dispositivo di fissaggio 50 illustrato in figura 4 comprende un moschettone 51 la cui chiusura/apertura determina il serraggio/rilascio di un collare 21 (appartenente al primo pistone 20) sul secondo pistone 30.

E’ ovvio per l’uomo dell’arte che possono esser adottate vantaggiosamente altre tipologie tecnicamente equivalenti di dispositivi di fissaggio.

Sempre nella configurazione di figura 4 il primo pistone 20 comprende un tubo 20A alla cui estremità inferiore si trova una testa 20B, a sua volta comprendente una prima porzione esterna 20B* (a forma di corona circolare) ed una seconda porzione interna 20B** (a forma di cerchio).

Come mostrato in figura 4, il tubo 20A è provvisto di una apertura 23 attrezzata con una rispettiva valvola unidirezionale 123.

La prima porzione esterna 20B* va a chiudere dal basso una camicia 25 formata dalla superficie interna del tubo esterno 10 e dalla superficie esterna del tubo 20A.

La camicia 20 è in comunicazione fluidica con la citata apertura 11.

La estremità superiore del secondo pistone 30 è provvista di una maniglia 60 di tipo noto.

Come mostrato sempre in figura 4 la maniglia 60 è munita di una apertura 61 (priva di valvola) che può essere attraversata da un flusso di aria ambiente.

Quando il dispositivo di fissaggio 50 è inserito (cioè è “chiuso”) il primo pistone 20 ed il secondo pistone 30 formano un corpo unico, e le due porzioni 20B* e 20B** sono bloccate l’una all’altra in modo tale da formare una unica testa 20B completa, così come è stato illustrato in figura 7 (punto morto superiore con pompa ad alta portata e bassa pressione).

Ovviamente ai pistoni 20, 30 sono associati degli elementi di tenuta che impediscono indesiderati trafilamenti di aria.

Come illustrato nelle figure 4, 7 sulla base 40, vantaggiosamente in plastica, è montato anche un tubo di alimentazione aria 70 (presentante un secondo asse di simmetria longitudinale (Y2) verticale, parallelo al suddetto primo asse di simmetria longitudinale (Y1) verticale) attraverso cui fluisce l’aria compressa verso un bocchettone 75 (munito di un manometro 77) a cui viene attaccato un dispositivo utilizzatore (per esempio un Kite o un SUP).

La parte inferiore della pompa a mano 100 è stata mostrata nelle figure 8, 9.

Si noti come, mentre la porzione 20B* è priva di valvole, la porzione 20B** prevede una valvola unidirezionale 120B**.

Inoltre, nella testa di distribuzione aria 45 è prevista una camera di distribuzione 145 chiusa dal di sotto da una basetta 245 (figura 8). Nella camera di distribuzione 145 si trova, inoltre, una valvola unidirezionale 345 affacciata alla citata valvola unidirezionale 120B** (figura 9).

Come vedremo, in uso, l’aria compressa, una volta che si trova nella camera di distribuzione 145, viene inviata al bocchettone 75 tramite il tubo di alimentazione aria 70.

Per delle ragioni che saranno viste meglio in seguito, quando si spiegherà il funzionamento della pompa a mano 100, un dispositivo di by-pass 80 è posto tra il bocchettone 75 e la camicia 25 (figure 5, 6, 11, 12).

In particolare, il dispositivo di by-pass 80 comprende un primo condotto 81 posto in serie ad un secondo condotto 82. Il primo condotto 81 alloggia un perno 83 provvisto di un foro longitudinale 84 e di un foro trasversale 85, tra loro comunicanti (figure 5, 6).

Il perno 83 è provvisto di una manopola 86 (rubinetto – figura 2), per messo della quale un operatore può ruotare il perno 83 stesso intorno ad un asse longitudinale (X) orizzontale (figura 5).

Quando il dispositivo di by-pass 80 è in posizione chiusa (figura 2) la manopola 86 è in posizione orizzontale ed il foro longitudinale 84 ed il primo condotto 81 non sono in comunicazione fluidica con il secondo condotto 82 e con il bocchettone 75 (figura 6).

Quando, invece, l’operatore fa ruotare la manopola 86 in modo che essa si disponga verticalmente (figure 10, 11), il foro longitudinale 84 ed il primo condotto 81 comunicano con il secondo condotto 82 e con il bocchettone 75, e quindi vi può essere un passaggio di aria compressa dal bocchettone 75 alla camicia 25, per degli scopi che verranno visti nel prosieguo (figure 11, 12).

In figura 13 (punto morto superiore con pompa a bassa portata ed alta pressione) si è mostrata la situazione nella quale il secondo pistone 30 è stato disaccoppiato al primo pistone 20 mediante l’apertura del dispositivo di fissaggio 50.

In questo caso la seconda porzione interna 20B** della testa 20B si disaccoppia dalla prima porzione esterna 20B* per diventare la testa del solo secondo pistone 30 avente un tubo 30A.

Nella configurazione illustrata in figura 14 (punto morto inferiore con pompa a bassa portata ed alta pressione) il secondo pistone 30 si trova nel suo punto più basso.

Si noti, inoltre, che quando il primo pistone 20 ha raggiunto il suo punto morto superiore (figura 7) dentro il tubo esterno 10 viene definita una prima camera (CH1), mentre quando il secondo pistone 30 si trova nel suo punto morto superiore (figura 13) si crea una seconda camera (CH2) all’interno del tubo 20A.

Il funzionamento della pompa ad aria ad azionamento manuale oggetto della presente invenzione verrà qui di seguito spiegato con riferimento particolare alle figure 4, 7, 13, 14:

f1) nella configurazione mostrata in figura 4 il secondo pistone 30 è bloccato sul primo pistone 20 (dispositivo di fissaggio 50 chiuso); durante il movimento del secondo pistone 30 verso l’alto (figura 7) l’aria viene aspirata attraverso l’apertura 61 realizzata nella maniglia 60; aria attraversa quindi la valvola unidirezionale 120B** che si trova sulla seconda porzione 20B** (figura 9) e va a riempire la prima camera (CH1) (figura 7); in altre parole, man mano che il secondo pistone 30 passa dalla configurazione di figura 4 a quella di figura 7 nella prima camera (CH1) si crea una depressione che provoca l’aspirazione dell’aria ambiente attraverso l’apertura 61 in modo da riempire la prima camera (CH1) stessa;

f2) durante il movimento del secondo pistone 30 dalla configurazione mostrata in figura 7 a quelle di figura 4 l’aria in pressione contenuta nella prima camera (CH1) fluisce verso la testa di distribuzione aria 45 passando attraverso le valvole unidirezionali 120B** e 345; dalla testa di distribuzione aria 45 l’aria compressa continua il suo percorso nel tubo di alimentazione aria 70 verso il bocchettone 75 a cui è attaccato il dispositivo utilizzatore (non illustrato);

f3) sempre durante il movimento di discesa del secondo pistone 30 verso il suo punto morto inferiore (figura 4) la camicia 25 si riempie di aria esterna aspirata attraverso l’apertura 11;

f4) durante il movimento di sollevamento del secondo pistone 30 verso il suo punto morto superiore l’aria contenuta nella camicia 25 viene pompata verso il bocchettone 75 attraverso l’apertura 23 munita di valvola unidirezionale 123;

f5) in altre parole, nel caso in cui sia in funzione il secondo pistone 30 quando tale secondo pistone 30 viene abbassato dall’operatore l’aria è pompata dalla prima camera (CH1) al bocchettone 75 (mentre, nello stesso tempo, si riempie di aria la camicia 25); al contrario, quando l’operatore solleva il secondo pistone 30 l’aria contenuta nella camicia 25 viene pompata verso il bocchettone 75 (attraverso l’apertura 23), mentre nel contempo viene riempita la prima camera (CH1) con aria che entra dall’apertura 61 realizzata nel manico 60; pertanto, quando è in funzione il secondo pistone 30 (quindi a bassa pressione ed alta portata) si ha un funzionamento “a doppio effetto”, ossia l’aria viene pompata sia quanto il secondo pistone 30 è in discesa che quando è in salita;

f6) al raggiungimento di una certa pressione (monitorata con il manometro 77; ma comunque è l’operatore stesso ad accorgersi che comincia ad esserci una resistenza troppo alta al pompaggio) l’operatore sblocca il dispositivo di fissaggio 50 aprendolo (figure 13, 14) (ed effettuando quindi il disaccoppiamento del secondo pistone 30 dal primo pistone 20) e ruota di 90° la manopola 86 (figura 10); poiché il dispositivo di by-pass 80 adesso è aperto (figure 11, 12) l’aria in pressione contenuta nel bocchettone 75 (avente sostanzialmente una pressione uguale a quella del dispositivo utilizzatore) fluisce nella camicia 25 passando attraverso il secondo condotto 82, il foro trasversale 85, il foro longitudinale 84 ed il primo condotto 81; la pressione dell’aria contenuta nella camicia 25 serve spingere sempre nel punto morto inferiore la prima porzione esterna 20B* (a forma di corona circolare) della testa 20B, così come è mostrato in figura 13; pertanto, quando è in funzione il primo pistone 20 (quindi ad alta pressione con una modesta portata), si ha un funzionamento “a semplice effetto”, ossia l’aria viene pompata verso il dispositivo utilizzatore soltanto nel caso in cui il primo pistone 20 si stia spostando verso il basso; poiché la testa 20B* del primo pistone 20 ha una superficie minore di quella della testa 20B (che, come si ricorderà, è data dalla somma delle due porzioni 20B* e 20B**) del secondo pistone 20 a parità di sforzo dell’operatore si otterrà una pressione maggiore dell’aria di mandata; nello stesso modo visto per il secondo pistone 30, nel caso si utilizzi il primo pistone (figure 9, 13, 14) l’aria compressa passa attraverso le valvole unidirezionali 120B** e 345, arriva nella testa di distribuzione aria 45, per poi essere inviata verso il bocchettone 75 passando attraverso il tubo di alimentazione aria 70.

La pompa ad aria 100, con sistemi noti, può servire a sgonfiare un kite, un SUP, o un qualsiasi altro dispositivo utilizzatore.

I principali vantaggi della pompa a mano oggetto dell’invenzione sono i seguenti:

i. maggiore efficienza da un punto di vista pneumatico;

ii. pompa a doppio effetto quando funziona a regime ad alta portata con basse pressioni; ciò consente all’operatore di non fare a vuoto la corsa di ritorno dello stelo;

iii. pompa ergonomica in modo tale che lo sforzo sullo stelo della pompa possa essere rimodulato oltre una certa pressione; iv. pompa manuale che ha dimensioni paragonabili a quelle di una pompa SUP ma con una capacità molto superiore a basse pressioni.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Pompa ad aria (100) ad azionamento manuale, detta pompa ad aria (100) potendo funzionare: - ad un primo regime di funzionamento in cui si ha una bassa pressione ed una alta portata dell’aria compressa, e - ad un secondo regime di funzionamento in cui si ha una alta pressione ed una bassa portata dell’aria compressa; essendo previsti dei mezzi attuatori (50, 80) per il passaggio dal primo regime di funzionamento al secondo regime di funzionamento, e viceversa; pompa ad aria (100) caratterizzata dal fatto che quando essa funziona a detto primo regime di funzionamento si ha un funzionamento a doppio effetto; mentre quando funziona a detto secondo regime di funzionamento si ha un funzionamento a semplice effetto.
2. 2. Pompa ad aria (100), come rivendicato alla rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detti mezzi attuatori (50, 80) comprendono un dispositivo di fissaggio di un secondo pistone (30) ad un primo pistone (20) ed un dispositivo di by-pass (80) di aria compressa da un manicotto di mandata (75) ad una camicia interna (25).
3. 3. Pompa ad aria (100), come rivendicato in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto primo pistone (20) comprende un tubo (20A) ad una cui estremità è fissata una testa (20B), a sua volta comprendente una prima porzione esterna (20B*), a forma di corona circolare, ed una seconda porzione interna (20B**), a forma di cerchio; e dal fatto che detto secondo pistone (30) comprende un tubo (30A) ad una cui estremità è fissata una testa (20B**) a forma di cerchio, la quale è porzione di detta testa (20B) di detto primo pistone (20).
4. 4. Pompa ad aria (100), come rivendicato alla rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che detto dispositivo di by-pass (80) è atto a mantenere detta prima porzione esterna (20B*) in un punto morto inferiore.
5. 5. Pompa ad aria (100), come rivendicato in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto di comprendere una testa di distribuzione aria (45) da cui si diparte un tubo di alimentazione aria (70) di collegamento con un manicotto di mandata (75) dell’aria compressa verso un utilizzatore.
6. 6. Pompa ad aria (100), come rivendicato in una qualsiasi delle rivendicazioni 2-5, caratterizzata dal fatto di comprendere una prima apertura (61) di ingresso aria ambiente in detto secondo pistone (30); detta prima apertura (61) essendo situata in una maniglia (60) di azionamento della pompa ad aria (100) stessa.
7. 7. Pompa ad aria (100), come rivendicato in una qualsiasi delle rivendicazioni 2-6, caratterizzata dal fatto di comprendere una seconda apertura (11) di ingresso aria in detta camicia interna (25).
8. 8. Pompa ad aria (100), come rivendicato in una qualsiasi delle rivendicazioni 2-7, caratterizzata dal fatto che detto dispositivo di fissaggio (50) comprende un moschettone (51) la cui chiusura/apertura determina il serraggio/rilascio di un collare (21), appartenente a detto primo pistone (20), sul detto secondo pistone (30).
9. 9. Pompa ad aria (100), come rivendicato in una qualsiasi delle rivendicazioni 2-8, caratterizzata dal fatto che detto dispositivo di by-pass (80) comprende un primo condotto (81) posto in serie ad un secondo condotto (82); detto primo condotto (81) essendo atto ad alloggiare un perno (83) provvisto di un foro longitudinale (84) e di un foro trasversale (85) tra loro comunicanti.
10. 10. Pompa ad aria (100), come rivendicato alla rivendicazione 9, caratterizzata dal fatto che detto perno (83) è provvisto di una manopola (86) per mezzo della quale si ruota il perno (83) stesso intorno ad un asse longitudinale (X) orizzontale.