IT201900006865A1 - Gruppo di pompaggio per alimentare combustibile, preferibilmente gasolio, ad un motore a combustione interna - Google Patents

Gruppo di pompaggio per alimentare combustibile, preferibilmente gasolio, ad un motore a combustione interna Download PDF

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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, per alimentare il combustibile ad un motore a combustione interna; una pompa di pre-alimentazione, per esempio una pompa ad ingranaggi, per alimentare il combustibile da un serbatoio di contenimento alla pompa a pistoni; ed un circuito idraulico per collegare fra loro il serbatoio di contenimento, la pompa di pre-alimentazione, la pompa di alta pressione, ed il motore a combustione interna.
La pompa a pistoni comprende un corpo pompa; almeno un cilindro ricavato nel corpo pompa ed impegnato in maniera scorrevole da un pistone; ed un dispositivo di azionamento per spostare il pistone lungo il cilindro con un moto rettilineo alternativo comprendente una corsa di aspirazione del combustibile nel cilindro ed una corsa di mandata del combustibile al motore a combustione interna.
Il dispositivo di azionamento comprende un albero a camme, che si estende attraverso il corpo pompa, ed è accoppiato in maniera girevole al corpo pompa tramite l’interposizione di una coppia di cuscinetti di rotolamento, ed una punteria interposta tra l’albero a camme ed il pistone.
Il circuito idraulico comprende un primo ramo per collegare fra loro il serbatoio di contenimento e la pompa ad ingranaggi; un secondo ramo per collegare fra loro la pompa ad ingranaggi e la pompa a pistoni; ed un terzo ramo per collegare fra loro la pompa a pistoni ed il motore a combustione interna.
Il cilindro è collegato con il secondo ramo tramite l’interposizione di una valvola di aspirazione e con il terzo ramo tramite l’interposizione di una valvola di mandata.
Generalmente, il secondo ramo comprende un primo tratto estendentesi tra la pompa ad ingranaggi ed il corpo pompa della pompa a pistoni per lubrificare l’albero a camme, i cuscinetti di rotolamento, e la punteria; un secondo tratto estendentesi tra il corpo pompa e la valvola di aspirazione; ed una elettrovalvola di dosaggio montata lungo il secondo tratto per controllare selettivamente la portata istantanea di combustibile alimentata alla pompa a pistoni in funzione dei valori di una pluralità di parametri di funzionamento del motore a combustione interna.
Il circuito idraulico comprende, inoltre, un quarto ramo, che si estende tra il motore a combustione interna ed il serbatoio di contenimento, e consente di scaricare nel serbatoio di contenimento la portata di combustibile eccedente quella necessaria al motore a combustione interna stesso.
Il circuito idraulico presenta, inoltre, un quinto ramo, che si estende tra il secondo ramo ed il quarto ramo, ed è collegato con il secondo tratto del secondo ramo a monte della elettrovalvola di dosaggio in una direzione di avanzamento del combustibile lungo il secondo ramo stesso.
Il quinto ramo è provvisto di una valvola di troppopieno per scaricare nel quarto ramo e, quindi, nel serbatoio di contenimento almeno parte della portata di combustibile eccedente quella alimentata alla pompa a pistoni quando l’elettrovalvola di dosaggio è aperta e sostanzialmente l’intera portata di combustibile proveniente dalla pompa ad ingranaggi quando l’elettrovalvola di dosaggio è chiusa.
La valvola di troppo-pieno è configurata, inoltre, per scaricare nel serbatoio di contenimento l’aria presente nel circuito idraulico quando, per esempio, il serbatoio di contenimento è vuoto o il gruppo di pompaggio viene svuotato e sottoposto ad interventi di manutenzione.
Il circuito idraulico comprende, inoltre, un sesto ramo, che si estende tra il secondo ramo ed il quinto ramo, è provvisto di una strozzatura, ed è collegato al secondo tratto del secondo ramo a valle della elettrovalvola di dosaggio nella direzione di avanzamento del combustibile lungo il secondo ramo stesso per alimentare nel quinto ramo il combustibile trafilante attraverso l’elettrovalvola di dosaggio quando l’elettrovalvola di dosaggio stessa è chiusa.
Dal momento che il quinto ramo e, quindi, la valvola di troppo-pieno sono collegati con il secondo tratto del secondo ramo, i gruppi di pompaggio noti del tipo sopra descritto presentano alcuni inconvenienti principalmente discendenti dal fatto che l’aria presente nel circuito idraulico viene alimentata attraverso il corpo pompa della pompa a pistoni e compromette la corretta lubrificazione dell’albero a camme, dei cuscinetti di rotolamento, e della punteria.
Di conseguenza, parti fra loro a contatto del dispositivo di azionamento, per esempio l’albero a camme e la punteria, sono soggetti a fenomeni di usura differenziati e, quindi, a coppie torcenti che ne compromettono il corretto posizionamento reciproco.
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; e
la figura 2 è una vista schematica in sezione, con parti asportate per chiarezza, di un particolare del gruppo di pompaggio della figura 1 illustrato in tre differenti posizioni operative.
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 per alimentare il combustibile al motore 3; ed una pompa 7 di bassa pressione o pre-alimentazione, per esempio una pompa ad ingranaggi, per alimentare il combustibile dal serbatoio 2 alla pompa 6 stessa.
La pompa 6 è una pompa a pistoni comprendente un corpo pompa 8; almeno un cilindro 9 ricavato nel corpo pompa 8; un pistone 10 impegnato in maniera scorrevole nel cilindro 9; ed un dispositivo 11 di azionamento alloggiato almeno in parte nel corpo pompa 8 per spostare il pistone 10 con un moto rettilineo alternativo lungo il cilindro 9 stesso.
Il dispositivo 11 comprende un albero 12 a camme, il quale si estende attraverso il corpo pompa 8, ed è accoppiato in maniera girevole al corpo pompa 8 stesso tramite l’interposizione di una coppia di cuscinetti 13 di rotolamento.
Il gruppo di pompaggio 1 comprende, inoltre, un circuito 14 idraulico comprendente, a sua volta, un primo ramo 15 per collegare fra loro il serbatoio 2 e la pompa 7; un secondo ramo 16, il quale collega fra loro le pompe 6 e 7, ed è collegato al cilindro 9 tramite una valvola 17 di aspirazione; ed un terzo ramo 18, che si estende tra la pompa 6 ed il collettore 4, ed è collegato al cilindro 9 tramite una valvola 19 di mandata.
Il ramo 16 è provvisto di una elettrovalvola 20 di dosaggio atta a 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 14 comprende, inoltre, un quarto ramo 21, il quale si estende tra il collettore 4 ed il serbatoio 2, e consente di scaricare nel serbatoio 2 la portata di combustibile eccedente quella necessaria agli iniettori 5.
Il circuito 14 comprende, inoltre, un quinto ramo 22, il quale si estende tra il ramo 16 ed il corpo pompa 8, è collegato con il ramo 16 a monte della elettrovalvola 20 in una direzione 23 di avanzamento del combustibile lungo il ramo 16 stesso, ed è atto ad alimentare il combustibile nel corpo pompa 8 per lubrificare il dispositivo 11.
Il circuito 14 presenta, inoltre, un sesto ramo 24 per scaricare nel ramo 21 e, quindi, nel serbatoio 2 il combustibile alimentato nel corpo pompa 8 dal ramo 22 e trafilante attraverso uno dei cuscinetti 13 dell’albero 12; ed un settimo ramo 25 per scaricare nel ramo 15 e, quindi, all’ingresso della pompa 7 il combustibile alimentato nel corpo pompa 8 dal ramo 22 e trafilante attraverso l’altro cuscinetto 13 dell’albero 12.
Il circuito 14 comprende, inoltre, un ottavo ramo 26, il quale si estende tra il ramo 16 ed il ramo 25, è collegato con il ramo 16 a valle della elettrovalvola 20 nella direzione 23, ed è provvisto di una strozzatura 27 per scaricare nel ramo 25 e, quindi, nel ramo 15 il combustibile trafilante attraverso la elettrovalvola 20 quando la elettrovalvola 20 stessa è chiusa.
Il circuito 14 è provvisto, inoltre, di un nono ramo 28, il quale si estende tra il corpo pompa 8 ed il ramo 21, ed è provvisto di una valvola 29 di non ritorno.
La valvola 29 è, normalmente, chiusa, e si apre quando la pressione del combustibile nel corpo pompa 8 è maggiore di un valore di soglia determinato per scaricare nel ramo 21 e, quindi, nel serbatoio 2 la portata di combustibile eccedente quella necessaria per la lubrificazione del dispositivo 11.
Secondo quanto illustrato nelle figure 1 e 2, l’alimentazione del combustibile lungo il ramo 22 viene controllata selettivamente da un dispositivo 30 valvolare comprendente un corpo valvola 31 di forma tubolare, il quale presenta un asse 32 longitudinale, è chiuso ad una sua estremità libera da un coperchio 33, e comunica con il ramo 16 tramite un foro 34 di alimentazione ricavato attraverso il coperchio 33 coassialmente all’asse 32 stesso.
Il dispositivo 30 presenta almeno tre fori 35, 36, 37 di uscita, i quali sono ricavati attraverso il corpo valvola 31 trasversalmente all’asse 32, e sono distribuiti in successione e nell’ordine lungo l’asse 32 a partire dal coperchio 33.
Il corpo valvola 31 è impegnato in maniera scorrevole da un otturatore 38, il quale presenta una forma a tazza con concavità rivolta verso il coperchio 33, ed è provvisto di un foro 39 calibrato ricavato attraverso una sua parete di fondo coassialmente all’asse 32.
L’otturatore 38 presenta, inoltre, una pluralità di fori 40 di alimentazione, i quali sono ricavati in corrispondenza di un punto intermedio di una sua parete laterale, sono uniformemente distribuiti attorno all’asse 32, e si estendono trasversalmente all’asse 32 stesso.
Il dispositivo 30 comprende, inoltre, una molla 41, la quale è interposta tra l’otturatore 38 ed un blocco 42 di arresto montato nel corpo valvola 31, ed è atta a spostare, e normalmente mantenere, l’otturatore 38 in una prima posizione operativa (figura 2a), in cui i fori 40 sono chiusi dal corpo valvola 31, il foro 35 è chiuso dall’otturatore 38, e l’otturatore 38 comunica con il foro 37 per scaricare l’aria presente nel ramo 16 in un decimo ramo 43 del circuito 14 collegato, a sua volta, con il ramo 21 e, quindi, con il serbatoio 2.
L’otturatore 38 è mobile, sotto la spinta del combustibile e contro la spinta della molla 41, dalla prima posizione operativa in una seconda posizione operativa (figura 2b), in cui il foro 35 è chiuso dall’otturatore 38, i fori 40 comunicano con il foro 36 per alimentare combustibile nel ramo 22 e, quindi, nel corpo pompa 8, e l’otturatore 38 comunica con il foro 37 per scaricare nel ramo 43 l’aria eventualmente ancora presente nel ramo 16.
L’otturatore 38 è mobile, inoltre, sotto la spinta del combustibile e contro la spinta della molla 41, dalla seconda posizione operativa in una terza posizione operativa (figura 2c), in cui i fori 40 comunicano con il foro 36 per alimentare il combustibile nel ramo 22 e, quindi, nel corpo pompa 8, l’otturatore 38 comunica con il foro 37 per scaricare nel ramo 43 l’aria presente nel ramo 16, ed il foro 35 è aperto e comunica con un undicesimo ramo 44 del circuito 14 collegato, a sua volta, con il ramo 25.
In altre parole, il ramo 16 ed il ramo 43 sono collegati fra loro in maniera permanente per scaricare nel serbatoio 2 l’aria presente nel ramo 16 stesso.
Il gruppo di pompaggio 1 presenta alcuni vantaggi principalmente discendenti dal fatto che:
il ramo 16 collega direttamente fra loro la pompa 7 ed il cilindro 9 senza attraversare il corpo pompa 8;
l’aria presente nel ramo 16 viene scaricata nel serbatoio 2, non viene alimentata all’interno del corpo pompa 8, e non compromette la corretta azione di lubrificazione esercitata dal combustibile alimentato nel corpo pompa 8 tramite il ramo 22;
quando chiusa, la valvola 29 di non ritorno garantisce una corretta pressione del combustibile nel corpo pompa 8 e, quindi, una corretta lubrificazione dei cuscinetti 13 di rotolamento; e
quando aperta, la valvola 29 di non ritorno garantisce lo scarico nel serbatoio 2 del combustibile eccedente quello richiesto dalla lubrificazione dei cuscinetti 13 e, quindi, una pressione del combustibile nel corpo pompa 8 al massimo pari ad un valore di soglia determinato.

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), la pompa di alta pressione (6) comprendendo un corpo pompa (8), almeno un cilindro (9) ricavato nel corpo pompa (8), un pistone (10) impegnato in maniera scorrevole nel cilindro (9), ed un dispositivo di azionamento (11) montato almeno in parte nel corpo pompa (8) per spostare il pistone (10) lungo il cilindro (9); una pompa di pre-alimentazione (7) per alimentare il combustibile da un serbatoio di contenimento (2) alla pompa a pistoni (6); ed un circuito idraulico (14) comprendente un primo ramo (15) per collegare fra loro il serbatoio di contenimento (2) e la pompa di pre-alimentazione (7), un secondo ramo (16) per collegare fra loro la pompa di prealimentazione (7) e la pompa di alta pressione (6), ed un terzo ramo (18) per collegare fra loro la pompa di alta pressione (6) ed il motore a combustione interna (3); ed essendo caratterizzato dal fatto che il secondo ramo (16) collega direttamente fra loro la pompa di pre-alimentazione (7) ed il cilindro (9) senza attraversare il corpo pompa (8) e che il circuito idraulico (14) comprende, inoltre, un quarto ramo (43) collegato con il secondo ramo (16) e con il serbatoio di contenimento (2) per scaricare nel serbatoio di contenimento (2) l’aria presente nel secondo ramo (16) stesso. 2.- Gruppo di pompaggio secondo la rivendicazione 1, in cui il circuito idraulico (14) comprende, inoltre, un quinto ramo (22), il quale si estende tra il secondo ramo (16) ed il corpo pompa (8) per alimentare il combustibile nel corpo pompa (8) e lubrificare almeno parte del dispositivo di azionamento (11). 3.- Gruppo di pompaggio secondo la rivendicazione 2, in cui il circuito idraulico (14) comprende, inoltre, una elettrovalvola di dosaggio (20) montata lungo il secondo ramo (16) per controllare selettivamente l’alimentazione del combustibile alla pompa di alta pressione (6); il quarto ramo (43) ed il quinto ramo (22) essendo collegati con il secondo ramo (16) a monte della elettrovalvola di dosaggio (20) in una direzione di avanzamento (23) del combustibile lungo il secondo ramo (16) stesso. 4.- Gruppo di pompaggio secondo la rivendicazione 2 o 3, in cui il circuito idraulico (14) comprende, inoltre, un dispositivo valvolare (30) per controllare l’alimentazione di aria lungo il quarto ramo (43) e di combustibile lungo il quinto ramo (22). 5.- Gruppo di pompaggio secondo la rivendicazione 4, in cui il dispositivo valvolare (30) è configurato in maniera da collegare in maniera permanente il secondo ramo (16) con il quarto ramo (43). 6.- Gruppo di pompaggio secondo la rivendicazione 4 o 5, in cui il dispositivo valvolare (30) è disposto, normalmente, in una prima posizione operativa, in cui il secondo ramo (16) è collegato con il quarto ramo (43) ed è separato dal quinto ramo (22). 7.- Gruppo di pompaggio secondo la rivendicazione 6, in cui il dispositivo valvolare (30) è mobile dalla prima posizione operativa in una seconda posizione operativa, in cui il secondo ramo (16) ed il quinto ramo (22) sono collegati fra loro. 8.- Gruppo di pompaggio secondo la rivendicazione 7, in cui il circuito idraulico (14) comprende, inoltre, un sesto ramo (44), il quale si estende tra il secondo ramo (16) e l’ingresso della pompa di pre-alimentazione (7), ed è collegato con il secondo ramo (16) tramite l’interposizione del dispositivo valvolare (30). 9.- Gruppo di pompaggio secondo la rivendicazione 8, in cui il secondo ramo (16) ed il sesto ramo (44) sono separati uno dall’altro quando il dispositivo valvolare (30) è disposto nelle dette prima e seconda posizione operativa; il dispositivo valvolare (30) essendo mobile dalla seconda posizione operativa in un terza posizione operativa, in cui il secondo ramo (16) è collegato sia con il quinto ramo (22), sia con il sesto ramo (44). 10.- Gruppo di pompaggio secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 3 a 9, in cui il circuito idraulico (14) comprende, inoltre, un settimo ramo (26), il quale si estende tra il secondo ramo (16) e l’ingresso della pompa di pre-alimentazione (7), è collegato con il secondo ramo (16) a valle dell’elettrovalvola di dosaggio (20) nella direzione di avanzamento (23), ed è provvisto di una strozzatura (27) per scaricare all’ingresso della pompa di pre-alimentazione (7) il combustibile trafilante attraverso l’elettrovalvola di dosaggio (20) quando l’elettrovalvola di dosaggio (20) stessa è chiusa. 11.- Gruppo di pompaggio secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui il circuito idraulico (14) comprende, inoltre, un ottavo ramo (28) collegato con il corpo pompa (8) per scaricare nel serbatoio di contenimento (2) la portata di combustibile eccedente quella necessaria per la lubrificazione del dispositivo di azionamento (11). 12.- Gruppo di pompaggio secondo la rivendicazione 11, in cui l’ottavo ramo (28) è provvisto di un ulteriore dispositivo valvolare (29) configurato per aprirsi quando la pressione del combustibile nel corpo pompa (8) è almeno pari ad un valore di soglia determinato.
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