IT201800009421A1 - Gruppo di pompaggio per alimentare combustibile, preferibilmente gasolio, ad un motore a combustione interna - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

del brevetto per invenzione industriale dal titolo:

“GRUPPO DI POMPAGGIO PER ALIMENTARE COMBUSTIBILE, PREFERIBILMENTE GASOLIO, AD UN MOTORE A COMBUSTIONE INTERNA”

La presente invenzione è relativa ad un gruppo di pompaggio per alimentare combustibile, preferibilmente gasolio, ad un motore a combustione interna.

In particolare, la presente invenzione è relativa ad un gruppo di pompaggio del tipo comprendente una pompa di alta pressione, per esempio una pompa a pistoni, atta ad alimentare il combustibile ad un motore a combustione interna; ed una pompa di pre-alimentazione atta ad alimentare il combustibile da un serbatoio di contenimento alla pompa di alta pressione.

Il gruppo di pompaggio è provvisto, inoltre, di un circuito idraulico comprendente un primo ramo per collegare fra loro il serbatoio di contenimento e la pompa di prealimentazione, un secondo ramo per collegare fra loro la pompa di pre-alimentazione e la pompa di alta pressione, ed un terzo ramo per collegare fra loro la pompa di alta pressione ed il motore a combustione interna.

La pompa di pre-alimentazione è una pompa ad ingranaggi ad azionamento elettrico provvista di una carcassa di contenimento comprendente un corpo pompa conformato a tazza ed un coperchio di chiusura del corpo pompa stesso.

La carcassa di contenimento alloggia al proprio interno un motore elettrico brushless sincrono a magneti permanenti comprendente uno statore di forma anulare, che presenta un pacco di lamelle in materiale ferromagnetico, ed è provvisto di una pluralità di avvolgimenti in rame, che si estendono attraverso le lamelle, e sono uniformemente distribuiti attorno ad un asse longitudinale dello statore stesso.

Il motore elettrico comprende, inoltre, un rotore di forma anulare, che è impegnato in maniera girevole nello statore tramite l’interposizione di un cuscinetto di supporto, ed è montato per ruotare attorno ad un asse di rotazione coincidente con l’asse longitudinale dello statore stesso.

Il rotore presenta una dentatura interna, e definisce un ingranaggio esterno della pompa ad ingranaggi, la quale comprende, inoltre, un ingranaggio interno alloggiato all’interno del rotore.

L’ingranaggio interno è montato per ruotare attorno ad un asse di rotazione eccentrico rispetto all’asse di rotazione del rotore, e presenta una dentatura esterna accoppiata con la dentatura interna del rotore stesso.

Le due dentature sono conformate in modo da definire una pluralità di camere a volume variabile, che sono distribuite attorno all’asse di rotazione del rotore, e sono accoppiate a tenuta di fluido fra loro.

A seguito della rotazione dell’ingranaggio esterno e dell’ingranaggio interno attorno ai relativi assi di rotazione, ciascuna camera a volume variabile viene collegata idraulicamente in successione in primo luogo con un ingresso del combustibile nella pompa ad ingranaggi e quindi con una uscita del combustibile dalla pompa ad ingranaggi stessa.

Il rotore comprende, inoltre, una pluralità di tasche, che sono configurate per alloggiare al proprio interno, ciascuna, un rispettivo magnete permanente, e sono distribuite attorno all’asse di rotazione del rotore stesso.

Il cuscinetto di supporto del rotore presenta una forma cilindrica, è coassiale all’asse longitudinale dello statore, ed è realizzato in materiale plastico.

Il cuscinetto di supporto presenta due porzioni tubolari di estremità, che sporgono assialmente dal pacco di lamelle dello statore, sono calzate una su un blocco di centraggio del corpo pompa e l’altra su un codolo di centraggio del coperchio di chiusura, e sono accoppiate a tenuta di fluido al blocco di centraggio ed al codolo di centraggio tramite rispettive guarnizioni anulari.

Le guarnizioni anulari sono montate coassialmente all’asse longitudinale dello statore, e garantiscono un corretto isolamento dello statore dal combustibile contenuto nelle camere a volume variabile alle condizioni operative di pressione e temperatura cui è soggetta la pompa ad ingranaggi.

I gruppi di pompaggio noti del tipo sopra descritto presentano alcuni inconvenienti principalmente discendenti dal fatto che i differenti coefficienti di dilatazione termica del materiale plastico del cuscinetto di supporto e del materiale ferromagnetico del pacco di lamelle comportano, quando la temperatura di esercizio della pompa ad ingranaggi è relativamente elevata, una deformazione radiale verso l’esterno relativamente elevata delle porzioni tubolari di estremità del cuscinetto di supporto compromettendo le funzioni del cuscinetto di supporto stesso, vale a dire le funzioni di centraggio del rotore nello statore e di isolamento dello statore dal combustibile contenuto nelle camere a volume variabile.

Scopo della presente invenzione è di realizzare un gruppo di pompaggio per alimentare combustibile, preferibilmente gasolio, ad un motore a combustione interna che sia esente dagli inconvenienti sopra descritti e che sia di semplice ed economica attuazione.

Secondo la presente invenzione viene realizzato un gruppo di pompaggio per alimentare combustibile, preferibilmente gasolio, ad un motore a combustione interna come rivendicato nelle rivendicazioni allegate.

La presente invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui:

la figura 1 è uno schema idraulico di una preferita forma di attuazione del gruppo di pompaggio della presente invenzione;

la figura 2 è una sezione longitudinale schematica, con parti asportate per chiarezza, di un particolare del gruppo di pompaggio della figura 1;

la figura 3 è una vista frontale schematica, con parti asportate per chiarezza, di un primo particolare della figura 2; e

la figura 4 è una sezione longitudinale schematica di una variante di un secondo particolare della figura 2.

Con riferimento alla figura 1, con 1 è indicato, nel suo complesso, un gruppo di pompaggio per alimentare combustibile, preferibilmente gasolio, da un serbatoio 2 di contenimento ad un motore 3 a combustione interna, nella fattispecie un motore a scoppio Diesel.

Il motore 3 comprende un collettore 4 di distribuzione del combustibile, comunemente indicato con il termine di “common rail”, ed una pluralità di iniettori 5 collegati con il collettore 4 ed atti a nebulizzare il combustibile all’interno di relative camere di combustione (non illustrate) del motore 3 stesso.

Il gruppo di pompaggio 1 comprende una pompa 6 di alta pressione, nella fattispecie una pompa a pistoni, atta ad alimentare il combustibile al motore 3, ed una pompa 7 di bassa pressione o pre-alimentazione atta ad alimentare il combustibile dal serbatoio 2 alla pompa 6.

La pompa 6 comprende una pluralità di cilindri 8 (nella fattispecie due cilindri 8), i quali sono ricavati in un corpo pompa 9, e sono impegnati in maniera scorrevole, ciascuno, da un rispettivo pistone 10.

I pistoni 10 vengono spostati lungo i relativi cilindri 8 da un dispositivo 11 di azionamento di tipo noto alloggiato all’interno del corpo pompa 9 con un moto rettilineo alternativo comprendente una corsa di andata di aspirazione del combustibile nei relativi cilindri 8 ed una corsa di ritorno di compressione del combustibile contenuto nei relativi cilindri 8 stessi.

Il gruppo di pompaggio 1 comprende, inoltre, un circuito 12 idraulico di alimentazione del combustibile comprendente, a sua volta, un primo ramo 13 per collegare fra loro il serbatoio 2 e la pompa 7; un secondo ramo 14, il quale collega fra loro le pompe 6 e 7, si estende attraverso il corpo pompa 9 per lubrificare il dispositivo 11 di azionamento, ed è collegato a ciascun cilindro 8 attraverso una relativa valvola 15 di aspirazione; ed un terzo ramo 16, che si estende tra la pompa 6 ed il collettore 4, ed è collegato a ciascun cilindro 8 attraverso una relativa valvola 17 di mandata.

Il ramo 14 è provvisto di un dispositivo 18 di filtraggio del combustibile alimentato alla pompa 6, e di una elettrovalvola 19 di dosaggio, la quale è montata a monte delle valvole 15 in una direzione 20 di avanzamento del combustibile lungo i rami 13, 14, e 16, ed è mobile tra una posizione di chiusura ed una posizione di apertura per controllare selettivamente la portata istantanea di combustibile alimentata alla pompa 6 in funzione dei valori di una pluralità di parametri di funzionamento del motore 3.

Il circuito 12 comprende, inoltre, un quarto ramo 21, il quale si estende tra il collettore 4 ed il serbatoio 2, ed è provvisto di una elettrovalvola 22 di dosaggio, che coopera con l’elettrovalvola 19 per controllare selettivamente la portata di combustibile alimentata agli iniettori 5, e consente di scaricare nel serbatoio 2 la portata di combustibile eccedente quella necessaria agli iniettori 5.

Secondo quanto illustrato nelle figure 2 e 3, la pompa 7 è una pompa ad ingranaggi ad azionamento elettrico provvista di una carcassa 23 di contenimento comprendente un corpo pompa 24, il quale presenta una forma a tazza, è limitato da una parete 25 di fondo e da una faccia 26 libera di estremità opposte una all’altra e parallele fra loro, ed è chiuso da un coperchio 27 disposto a contatto della faccia 26 stessa.

La carcassa 23 alloggia al proprio interno un motore 28 elettrico brushless sincrono a magneti permanenti comprendente uno statore 29 di forma anulare, il quale presenta un asse 30 longitudinale perpendicolare alla parete 25 ed alla faccia 26, e comprende, a sua volta, un pacco di lamelle 31 in materiale ferromagnetico sovrapposte fra loro perpendicolarmente all’asse 30 stesso.

Lo statore 29 è provvisto, inoltre, di una pluralità di avvolgimenti 32 in rame, che si estendono attraverso le lamelle 31, sono uniformemente distribuiti attorno all’asse 30, e vengono alimentati elettricamente tramite un connettore 33 elettrico.

Lo statore 29 è impegnato in maniera girevole da un rotore 34 di forma anulare, il quale è montato coassialmente all’asse 30, presenta una dentatura 35 interna, e definisce un ingranaggio esterno della pompa 7.

La pompa 7 comprende, inoltre, un ingranaggio 36 interno, il quale è alloggiato all’interno del rotore 34, è montato per ruotare attorno ad un asse 37 di rotazione parallelo al, e distinto dal, citato asse 30, e presenta una dentatura 38 esterna accoppiata con la dentatura 35 interna del rotore 34.

Con riferimento alla figura 4, le due dentature 35, 38 sono conformate in modo da definire una pluralità di camere 39 a volume variabile, le quali sono distribuite attorno all’asse 30, e sono accoppiate a tenuta di fluido fra loro.

A seguito della rotazione del rotore 34 e dell’ingranaggio 36 attorno ai relativi assi 30, 37, ciascuna camera 39 viene collegata idraulicamente in successione in primo luogo con un ingresso (non illustrato) del combustibile nella pompa 7 e quindi con una uscita (non illustrata) del combustibile dalla pompa 7 stessa.

A proposito di quanto sopra esposto è opportuno precisare che il volume delle camere 39 associate all’ingresso (non illustrato) aumenta in una direzione 40 di rotazione del rotore 34 attorno all’asse 30 e dell’ingranaggio 36 attorno all’asse 37 e che il volume delle camere 39 associate all’uscita (non illustrata) diminuisce nella direzione 40 in modo da comprimere il combustibile in esse contenuto.

Il rotore 34 è accoppiato in maniera girevole allo statore 29 tramite l’interposizione di un cuscinetto 41 di supporto di forma cilindrica, il quale è realizzato in materiale plastico, si estende attraverso le lamelle 31 coassialmente all’asse 30, ed è limitato assialmente da due facce 42 di estremità sostanzialmente parallele fra loro e perpendicolari all’asse 30 stesso.

Il cuscinetto 41 comprende una porzione 43a centrale allargata e due porzioni 43b, 43c di estremità ristrette, le quali sono disposte assialmente da bande opposte della porzione 43a, e sporgono assialmente dalle lamelle 31 stesse.

La porzione 43b è impegnata centralmente da un blocco 44 di centraggio sporgente assialmente dalla parete 25 di fondo del corpo pompa 24, e la porzione 43c è impegnata centralmente da un codolo 45 di centraggio sporgente assialmente dal coperchio 27.

La porzione 43b è accoppiata a tenuta di fluido con il blocco 44 tramite una guarnizione 46 anulare coassiale all’asse 30, e la porzione 43c è accoppiata a tenuta di fluido con il codolo 45 tramite una guarnizione 47 anulare coassiale all’asse 30 stesso.

La pompa 7 comprende, per ciascuna porzione 43b, 43c, un rispettivo manicotto 48 di rinforzo, il quale è calzato sulla porzione 43b, 43c coassialmente all’asse 30, è bloccato per interferenza sulla porzione 43b, 43c stessa, e definisce parte di una superficie esterna del cuscinetto 41.

Ciascun manicotto 48 è realizzato in materiale metallico, e si estende tra le facce 42 di estremità del cuscinetto 41. In altre parole, i manicotti 48 non sporgono assialmente dalle facce 42 del cuscinetto 41 conferendo, quindi, al cuscinetto 41 stesso un ingombro assiale relativamente ridotto.

Secondo una variante non illustrata, i manicotti 48 sono costampati sul cuscinetto 41 in modo da definire parte della superficie esterna del cuscinetto 41 stesso.

La variante illustrata nella figura 4 differisce da quanto illustrato nelle figure precedenti unicamente per il fatto che ciascun manicotto 48 è costampato all’interno di una relativa sede 49, la quale è ricavata all’interno del cuscinetto 41, è chiusa radialmente da una parete 50 laterale interna e da una parete 51 laterale esterna coassiali fra loro ed all’asse 30, ed è assialmente chiusa.

Secondo una variante non illustrata, ciascuna sede 49 si apre assialmente verso l’esterno in corrispondenza di una relativa faccia 42.

L’accoppiamento per interferenza o per co-stampaggio dei manicotti 48 con il cuscinetto 41 consente di realizzare cuscinetti 41 relativamente semplici ed economici.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI 1.- Gruppo di pompaggio per alimentare combustibile, preferibilmente gasolio, ad un motore a combustione interna (3), il gruppo di pompaggio comprendendo una pompa di alta pressione (6) per alimentare il combustibile al motore a combustione interna (3); ed una pompa ad ingranaggi (7) per alimentare il combustibile alla pompa di alta pressione (6); la pompa ad ingranaggi (7) comprendendo un motore elettrico (28) presentante uno statore (29), un rotore (34) anulare montato all’interno dello statore (29) ed accoppiato in maniera girevole allo statore (29) stesso tramite l’interposizione di un cuscinetto di supporto (41), ed un ingranaggio esterno (35) ricavato sul rotore (34); ed un ingranaggio interno (36) montato all’interno del, ed accoppiato con il, detto ingranaggio esterno (35); il cuscinetto di supporto (41) presentando una forma cilindrica coassiale ad un asse di rotazione (30) del rotore (34) e due porzioni tubolari di estremità (42b, 42c) sporgenti assialmente dallo statore (29) stesso; ed essendo caratterizzato dal fatto che la pompa ad ingranaggi (7) comprende, inoltre, per ciascuna porzione tubolare di estremità (42b, 42c), un rispettivo manicotto di rinforzo (48), il quale si estende attorno alla porzione tubolare di estremità (42b, 42c), ed è accoppiato per interferenza alla porzione tubolare di estremità (42b, 42c) stessa. 2.- Gruppo di pompaggio per alimentare combustibile, preferibilmente gasolio, ad un motore a combustione interna (3), il gruppo di pompaggio comprendendo una pompa di alta pressione (6) per alimentare il combustibile al motore a combustione interna (3); ed una pompa ad ingranaggi (7) per alimentare il combustibile alla pompa di alta pressione (6); la pompa ad ingranaggi (7) comprendendo un motore elettrico (28) presentante uno statore (29), un rotore (34) anulare montato all’interno dello statore (29) ed accoppiato in maniera girevole allo statore (29) stesso tramite l’interposizione di un cuscinetto di supporto (41) in materiale plastico, ed un ingranaggio esterno (35) ricavato sul rotore (34); ed un ingranaggio interno (36) montato all’interno del, ed accoppiato con il, detto ingranaggio esterno (35); il cuscinetto di supporto (41) presentando una forma cilindrica coassiale ad un asse di rotazione (30) del rotore (34) e due porzioni tubolari di estremità (42b, 42c) sporgenti assialmente dallo statore (29) stesso; ed essendo caratterizzato dal fatto che la pompa ad ingranaggi (7) comprende, inoltre, per ciascuna porzione tubolare di estremità (42b, 42c), un rispettivo manicotto di rinforzo (48), il quale si estende attorno alla porzione tubolare di estremità (42b, 42c), ed è costampato con il cuscinetto di supporto (41). 3.- Gruppo di pompaggio secondo la rivendicazione 2, in cui ciascun manicotto di rinforzo (48) definisce parte di una superficie esterna del cuscinetto di supporto (41). 4.- Gruppo di pompaggio secondo la rivendicazione 2, in cui ciascuna porzione tubolare di estremità (42b, 42c) presenta una cavità (49), la quale è limitata radialmente da una parete laterale interna (50) e da una parete laterale esterna (51), ed alloggia al proprio interno un relativo manicotto di rinforzo (48). 5.- Gruppo di pompaggio secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui il cuscinetto di supporto (41) è limitato assialmente da due facce di estremità (42) fra loro opposte; ciascun manicotto di rinforzo (48) estendendosi tra le due facce di estremità (42) del cuscinetto di supporto (41). 6.- Gruppo di pompaggio secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui ciascun manicotto di rinforzo (48) è coassiale all’asse di rotazione (30) del rotore (34). 7.- Gruppo di pompaggio secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui la pompa ad ingranaggi (7) comprende una carcassa di contenimento (23) presentante un corpo pompa (24) conformato a tazza ed un coperchio (27) di chiusura del corpo pompa (24) stesso. 8.- Gruppo di pompaggio secondo la rivendicazione 7, in cui il corpo pompa (24) è limitato da una parete di fondo (25) sostanzialmente perpendicolare all’asse di rotazione (30) del rotore (34), e presenta un blocco di centraggio (44), il quale sporge assialmente dalla parete di fondo (25), si estende all’interno del cuscinetto di supporto (41), ed è accoppiato a tenuta di fluido con il cuscinetto di supporto (41) stesso tramite l’interposizione di una prima guarnizione anulare (46). 9.- Gruppo di pompaggio secondo la rivendicazione 7 o 8, in cui il coperchio (27) presenta un codolo di centraggio (45), il quale sporge assialmente dal coperchio (27), si estende all’interno del cuscinetto di supporto (41), ed è accoppiato a tenuta di fluido con il cuscinetto di supporto (41) stesso tramite l’interposizione di una seconda guarnizione anulare (47). 10.- Gruppo di pompaggio secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui il cuscinetto di supporto (41) è realizzato in materiale plastico. 11.- Gruppo di pompaggio secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui lo statore (29) comprende un pacco di lamelle (31) in materiale ferromagnetico; il cuscinetto di supporto (41) estendendosi attraverso il pacco di lamelle (31). 12.- Gruppo di pompaggio secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui i manicotti di rinforzo (48) sono realizzati in maniera metallico.