IT201800005866A1 - Pompa volumetrica rotativa - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

Annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo

“Pompa volumetrica rotativa”

Oggetto della presente invenzione è una pompa volumetrica rotativa, in particolare a palette ed è utilizzata per generare depressione e/o pressione pneumatica, in particolare in pompe per il vuoto operanti a secco, cioè senza una lubrificazione mediante un fluido.

Sono note pompe a palette del tipo comprendenti un albero rotante a cui è collegabile un rotore mediante un giunto di trascinamento. Tale giunto è collegato all’albero in modo da evitare rotazioni relative. Presenta un anello da cui si sviluppano due bracci che si innestano in corrispondenti sedi ricavate sul rotore.

In una prima soluzione costruttiva tali bracci hanno una sezione trasversale che è sostanzialmente circolare e una sezione longitudinale conica, per effetto sformo da stampaggio. In una seconda soluzione costruttiva la parete laterale di ciascuno dei bracci presenta due superfici opposte che sono reciprocamente bombate e destinate a venire in contatto con le superfici piatte delle corrispondenti sedi del rotore.

Tali giunti sono ottenuti per microfusioni e il pezzo così ottenuto è soggetto ad una pluralità di lavorazioni mediante macchine utensili (tipicamente sul lato interno del foro del giunto anulare). Questo ovviamente rallenta il processo di produzione, ma richiede lavorazioni successive che determinano un incremento dei costi.

Scopo della presente invenzione è mettere a disposizione una pompa che permetta di ottimizzare i costi distribuendo la pressione agente sulle superfici.

Ulteriore scopo è quello di ridurre l’usura e mantenere un buon centraggio. Il compito tecnico precisato e gli scopi specificati sono sostanzialmente raggiunti da una pompa comprendente le caratteristiche tecniche esposte in una o più delle unite rivendicazioni.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del presente trovato appariranno maggiormente chiari dalla descrizione indicativa, e pertanto non limitativa, di una pompa come illustrata negli uniti disegni in cui:

- figura 1 mostra una vista di un sottogruppo, albero-rotore-giunto, di una pompa secondo la presente invenzione; tale sottogruppo è individuato dal riferimento 1;

- figura 2 mostra una vista prospettica di una porzione del sottogruppo della pompa di figura 1;

- figure 3, 4, 5 mostrano rispettivamente una vista prospettica, una vista frontale e una vista in sezione di un rotore con paletta, componente della soluzione illustrata in figura 1;

- figura 6 mostra un ulteriore componente della soluzione illustrata in figura 1.

Oggetto della presente invenzione è una pompa volumetrica rotativa, preferibilmente è una pompa a palette (eventualmente potrebbe anche essere una pompa ad ingranaggi o di altro tipo). Tipicamente essa è una pompa a secco. Opportunamente è una pompa per il vuoto. Ad esempio può essere utilizzata in impianti frenanti di veicoli. Nella soluzione preferita la pompa è azionata da un motore elettrico.

La pompa comprende:

-un albero 2 che è idoneo a ruotare attorno ad un asse di rotazione;

-un rotore 3. Il rotore 3 è un organo che permette la movimentazione del fluido operativo processato dalla pompa. Il rotore 3 viene dunque in contatto con il fluido operativo.

Nella soluzione preferita in cui la pompa è a palette, il rotore 3 alloggia almeno parzialmente le palette 4.

A questo proposito il rotore 3 presenta delle cavità 300 di alloggiamento delle palette 4. Ciascuna di tali cavità 300 si sviluppa tra una posizione radialmente più interna e una posizione radialmente più esterna. Vantaggiosamente tali cavità 300 sono inclinate rispetto ad una direzione puramente radiale. Le cavità 300 preferibilmente attraversano completamente il rotore 3 in senso assiale. In figura 4 è illustrata una sola di tali palette 4 che però sono presenti in ciascuna cavità 300.

Vantaggiosamente il rotore 3 è in carbografite. Opportunamente il rotore 3 è un elemento discoidale. Il rotore 3 è preferibilmente coassiale all’albero 2.

La pompa comprende un elemento statorico, non rappresentato nelle unite figure, che definisce un vano in cui è alloggiato il rotore 3. Il rotore 3 ruota quindi internamente al vano. In funzione della posizione di ciascuna, dette palette 4 sporgono in misura maggiore o minore dal rotore 3. Esternamente le palette 4 sono riscontrate dall’elemento statorico.

La pompa comprende inoltre mezzi 5 di trasmissione della coppia dall’albero 2 al rotore 3. Nella soluzione esemplificata nelle figure 1, 2, 6 i mezzi 5 di trasmissione comprendono/coincidono con un giunto di trasmissione.

Il rotore 3 comprende una prima sede 31. La prima sede 31 comprende una parete 310 laterale (vedasi figura 3). La parete 310 laterale comprende un primo tratto 311 piatto (indicato in figura 4). La parete 310 laterale vantaggiosamente comprende anche un secondo tratto 312 piatto che è contrapposto al primo tratto 311 piatto e vantaggiosamente due zone di raccordo situate ad opposte estremità della prima sede 31. La prima sede 31 comprende vantaggiosamente una parete 313 di fondo. Il primo tratto 311 giace su un primo piano, il secondo tratto 312 giace su un secondo piano parallelo al primo piano.

I mezzi 5 di trasmissione comprendono una struttura 50 anulare. La struttura 50 anulare è preferibilmente ottenuta da una lamiera in acciaio inossidabile. Essa è applicata all’albero 2. In particolare l’albero 2 si innesta in (e attraversa) un foro 59 definito dalla struttura 50 anulare. Opportunamente l’accoppiamento tra l’albero 2 e la struttura 50 anulare è per interferenza. La coppia viene dunque trasmessa dall’albero 2 alla struttura 50 anulare che a sua volta la trasmette al rotore 3. La struttura 50 anulare è amovibilmente collegata a detto rotore 3. La struttura 50 anulare a sua volta comprende almeno una prima aletta 51 a sbalzo che almeno in una configurazione operativa della pompa si innesta in detta prima sede 31 del rotore 3. Tale aletta 51 a sbalzo permette di trasmettere il moto dalla struttura 50 anulare al rotore 3.

La prima aletta 51 comprende almeno una prima superficie 510 piatta. La prima aletta 51 presenta una direzione longitudinale di sviluppo preponderante. La direzione longitudinale della prima aletta 51 si sviluppa lungo una direzione assiale. La prima aletta 51 comprende una seconda superficie 511 piatta che si trova in posizione opposta alla prima superficie 510 piatta.

In una sezione ortogonale a tale direzione di sviluppo preponderante la prima aletta 51 presenta una sezione rettangolare. In corrispondenza di due vertici 55 di detta sezione ortogonale (sul lato opposto a quello in cui possono essere presenti bave di tranciatura) lo spigolo non presenta bave e ciò deriva dal processo di tranciatura stesso. In tale sezione opportunamente i due vertici 55 si trovano alle estremità della prima superficie 510.

Nella configurazione operativa la prima superficie 510 piatta è una superficie che spinge il rotore 3 ed è a contatto con detto primo tratto 311 piatto della parete 310 laterale della prima sede 31. Il verso di rotazione dell’albero 2 è tale da portare la prima superficie 510 a premere contro il primo tratto 311. Opportunamente la seconda superficie 511 piatta nella configurazione operativa fronteggia il secondo tratto 312 della parete 310 laterale.

Tale prima superficie 510 è una zona di contatto con il rotore 3. La prima superficie 510 ha uno sviluppo longitudinale preponderante che si sviluppa parallelamente all’asse di rotazione dell’albero 2.

La prima aletta 51 ha una componente di sviluppo radiale maggiore che una componente di sviluppo tangenziale.

Analogamente la prima superficie 510 ha una componente di sviluppo radiale maggiore che una componente di sviluppo tangenziale (tale componente tangenziale potrebbe essere anche nulla). Lo sviluppo radiale è valutato rispetto all’asse di rotazione dell’albero 2. La componente tangenziale è valutata tangenzialmente a circonferenze centrate sull’asse di rotazione dell’albero 2. Tale orientamento consente di trasferire la coppia al rotore 3 riducendo sollecitazioni localizzate e migliorando i picchi di pressione specifica (in virtù delle aumentate aree di contatto).

Opportunamente la prima superficie 510 giace in un piano contenente anche l’asse di rotazione dell’albero 2.

Nella soluzione preferita la prima aletta 51 è un tratto di lamiera di spessore minore di 1,5 millimetri. La prima aletta 51 ad esempio si sviluppa longitudinalmente per una lunghezza compresa tra 5 e 9 millimetri. Preferibilmente la prima aletta 51 ha una larghezza compresa tra 2 e 4 millimetri.

La struttura 50 anulare comprende una corona 500 centrale da cui si sviluppa una struttura 501 ad L che definisce detta prima aletta 51.

Opportunamente la struttura 50 anulare comprende una seconda aletta 52 a sbalzo che nella configurazione operativa si innesta in una seconda sede 32 ricavata nel rotore 3. La prima e la seconda aletta 51, 52 vantaggiosamente si trovano in posizioni diametralmente opposte.

Quanto descritto con riferimento alla prima aletta 51 può ripetersi per la seconda aletta 52. Analogamente quanto descritto con riferimento alla prima sede 31 può ripetersi per la seconda sede 32. In particolare quanto descritto con riferimento alla prima aletta 51 e alla sua interazione con la prima sede 31 può ripetersi con la seconda aletta 52 e alla sua interazione con la seconda sede 32. Ad esempio la seconda aletta 52 può comprendere una superficie di spinta 520. Tale superficie 520 di spinta è piatta. Essa è interamente contenuta nel piano contenente la prima superficie 510 e l’asse di rotazione dell’albero 2.

Eventualmente potrebbero essere presenti ulteriori alette che si sviluppano a sbalzo dalla corona 500 e che si innestano in corrispondenti sedi ricavate nel rotore 3.

Il rotore 3 preferibilmente comprende un alloggiamento 30 in cui in detta configurazione operativa è completamente inserita detta corona 500 centrale. Da detto alloggiamento 30 si sviluppa, parallelamente all'asse di rotazione dell'albero 2, detta prima sede 31 in cui si innesta la prima aletta 51.

Opportunamente il rotore 3 comprende un tratto 56 assiale in corrispondenza del quale il gioco radiale con l’albero 2 è minimo. La prima aletta 51 si protende internamente alla prima sede 31 solo (o almeno per il 90%) in corrispondenza di tale tratto 56 assiale in corrispondenza del quale il gioco radiale è minimo. Analoga cosa può essere ripetuto per la seconda aletta 52 che si protende nella seconda sede 32. Tali accorgimenti sono finalizzati a fare in modo che la trasmissione della coppia al rotore 3 tramite i mezzi 5 (il giunto) avvenga in una zona ove il rotore 3 sia ben guidato dall’albero 2 onde evitare che piccoli errori di forma possano generare disallineamenti.

Oggetto della presente invenzione è inoltre un metodo di realizzazione di una pompa. Opportunamente tale pompa comprende una o più delle caratteristiche descritte in precedenza.

Il metodo comprende la fase di realizzare la struttura 50 anulare. Questo avviene vantaggiosamente in uno stampo a passi, che opera su una “striscia di lamiera”, in cui una serie di operazioni avvengono in successione. All’uscita del particolare dallo stampo a passi non vengono eseguite lavorazioni per asportazioni di truciolo addizionali sulla struttura 50 anulare. Questo consente di rendere la produzione più veloce e meno costosa. La fase di realizzare la struttura 50 anulare comprende la fase di sagomare una lamiera (che opportunamente almeno inizialmente è piana) per tranciatura e imbutitura generando una corona 500 centrale da cui si sviluppa almeno un braccio 501 laterale. Almeno in tale fase vantaggiosamente la corona 500 centrale rimane collegata alla lamiera circostante mediante almeno un punto di collegamento che in questa fase non viene tranciato (avverrà solo successivamente). L’imbutitura determina un ispessimento della corona 500 centrale il cui spessore diventa maggiore di quello della lamiera iniziale. Questo agevola la trasmissione della coppia dall’albero 2.

La fase di realizzare la struttura 50 anulare comprende di piegare il braccio 501 laterale per definire la prima aletta 51. Questo presuppone di piegare il braccio 501 di un angolo compreso tra 70° e 110°, preferibilmente 90°.

Opportunamente lo sviluppo longitudinale del braccio 501 laterale presenta due curve (vedasi figura 6):

-una prima curva 504 che segna il passaggio da uno sviluppo radiale ad uno sviluppo sostanzialmente tangenziale;

-una seconda curva 505 che determina il passaggio da uno sviluppo sostanzialmente tangenziale ad uno sviluppo parallelo all’asse di rotazione dell’albero 2.

Opportunamente la fase di realizzare la struttura 50 anulare comprende anche la fase di piegare (tipicamente di 90°) l’almeno un braccio 502 addizionale che si sviluppa dalla corona 500 centrale. Tale braccio addizionale definisce la seconda aletta 52. Una successiva fase di realizzazione prevede il distacco dalla “striscia di lamiera”.

Il metodo comprende inoltre la fase di inserire l’albero 2 internamente al foro 59 di detta struttura 50 anulare. Questo accade dopo aver completato la struttura 50 anulare. L’albero 2 e la struttura 50 anulare sono normalmente collegate per interferenza.

Il metodo comprende inoltre la fase di inserire l’albero 2 internamente al rotore 3 (collegando la struttura 50 anulare e il rotore 3). Ciò comprende la fase di inserire la prima aletta 51 nella prima sede 31 del rotore 3 (e vantaggiosamente anche la seconda aletta 52 viene inserita nella seconda sede 32).

La presente invenzione consegue importanti vantaggi.

Innanzitutto permette di contenere il costo produttivo realizzando il giunto per stampaggio di lamiera metallica senza lavorazioni aggiuntive. Inoltre si hanno aree di contatto migliorate con conseguente riduzione delle pressioni specifiche (importanti soprattutto nel caso in cui il rotore sia in carbografite, materiale che presenta ottima resistenza alla temperatura, ma proprietà meccaniche inferiori a quelli dell’acciaio).

Ulteriore importate vantaggio è legato al buon centraggio tra rotore 3 e albero 2 grazie ad un accoppiamento con gioco ridotto che permette una oscillazione dinamica sufficiente a compensare gli errori di ortogonalità della produzione contenendo nel contempo l’usura; questo anche grazie alla sopradescritta configurazione del giunto 5.

L’invenzione così concepita è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell’ambito del concetto inventivo che la caratterizza. Inoltre tutti i dettagli sono sostituibili da altri elementi tecnicamente equivalenti. In pratica, tutti i materiali impiegati, nonché le dimensioni, potranno essere qualsiasi, a seconda delle esigenze.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Pompa volumetrica comprendente: -un albero (2) idoneo a ruotare attorno ad un asse di rotazione; -un rotore (3); -mezzi (5) di trasmissione della coppia dall’albero (2) al rotore (3); detto rotore (3) comprendendo una prima sede (31) comprendente una parete (310) laterale comprendente un primo tratto (311) piatto; i mezzi (5) di trasmissione comprendendo una struttura (50) anulare solidale all’albero (2) e collegata a detto rotore (3); detta struttura (50) anulare a sua volta comprendendo almeno una prima aletta (51) a sbalzo che almeno in una configurazione operativa della pompa si innesta in detta prima sede (31) del rotore (3); detta prima aletta (51) comprendendo almeno una prima superficie (510) piatta; caratterizzata dal fatto che in detta configurazione operativa detta prima superficie (510) piatta è una superficie di spinta ed è a contatto con detto primo tratto (311) piatto della parete (310) laterale della prima sede (31).
2. 2. Pompa secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detta prima aletta (51) ha una componente di sviluppo radiale maggiore che una componente di sviluppo tangenziale, detto sviluppo radiale essendo valutato rispetto all’asse di rotazione dell’albero (2), detta componente tangenziale essendo valutata tangenzialmente a circonferenze centrate sull’asse di rotazione dell’albero (2).
3. 3. Pompa secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzata dal fatto di comprendere almeno una seconda aletta (52) a sbalzo che in detta configurazione operativa si innesta in una seconda sede (32) ricavata nel rotore (3).
4. 4. Pompa secondo la rivendicazione 1 o 2 o 3, caratterizzata dal fatto che detta prima aletta (51) è un tratto di lamiera di spessore minore di 1,5 millimetri.
5. 5. Pompa secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto rotore (3) è in carbografite, detta struttura (50) anulare è ottenuta da una lamiera in acciaio inossidabile.
6. 6. Pompa secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detta struttura (50) anulare comprende una corona (500) centrale da cui si sviluppa la prima aletta (51).
7. 7. Pompa secondo la rivendicazione 6, caratterizzata dal fatto che la prima aletta (51) è integrata in una struttura (501) ad L che si sviluppa dalla corona (500) centrale.
8. 8. Pompa secondo la rivendicazione 6 o 7, caratterizzata dal fatto che detto rotore (3) comprende un alloggiamento (30) in cui in detta configurazione operativa è completamente inserita detta corona (500) centrale; da detto alloggiamento (30) sviluppandosi parallelamente all'asse di rotazione dell'albero (2) detta prima sede (31) in cui si innesta la prima aletta (51).
9. 9. Metodo di realizzazione di una pompa secondo la rivendicazione 6 o 7 o 8, caratterizzato dal fatto di comprendere le fasi di: a) realizzare detta struttura (50) anulare, ciò comprendendo le fasi di: -sagomare una lamiera per tranciatura e imbutitura generando una corona (500) centrale da cui si sviluppa almeno un braccio (501) laterale; -piegare il braccio (501) laterale per definire detta prima aletta (51); b) inserire detto albero (2) internamente ad un foro (59) di detta struttura (50) anulare; c) inserire detta prima aletta (51) nella prima sede (31) di detto rotore (3).
10. 10. Metodo secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che detta imbutitura determina un ispessimento della corona (500) centrale il cui spessore diventa maggiore di quello della lamiera iniziale.