IT202100020204A1 - Pompa centrifuga a giranti contrapposte - Google Patents
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Description
Descrizione
POMPA CENTRIFUGA A GIRANTI CONTRAPPOSTE
Campo tecnico
La presente invenzione ha per oggetto una pompa centrifuga a giranti contrapposte.
Arte nota
? noto attualmente l?impiego di pompe centrifughe per usi domestici, agricoli o industriali, in particolare per il pompaggio di acqua. Tali pompe centrifughe comprendono uno o pi? gruppi giranti atti a essere portati in rotazione da un idoneo organo motore, generalmente di tipo elettrico.
Pi? specificamente, le pompe centrifughe note comprendono un corpo presentante una cavit? interna in comunicazione con una bocca di aspirazione del liquido, ad esempio disposta frontalmente, e una bocca di mandata, ad esempio disposta su un lato superiore. Nella cavit? interna della pompa ? alloggiato il gruppo girante, atto a essere portato in rotazione da un idoneo organo motore, generalmente di tipo elettrico.
Una tipologia nota di pompe centrifughe prevede l?impiego di una coppia di giranti centrifughe disposte contrapposte, cio? con l?ingresso della seconda girante opposto all?ingresso della prima girante. Le due giranti sono alloggiate all?interno di camere separate definite nella cavit? interna della pompa. In sostanza, il liquido che esce dalla prima girante viene convogliato, mediante un apposito condotto, all?ingresso assiale della seconda girante.
Il principale vantaggio offerto da tale soluzione ? costituito dal fatto che la spinta assiale delle giranti sull?albero motore ? equilibrata e non grava sul cuscinetto. Ci? consente di avere dimensioni ridotte e una maggiore durata della pompa.
Una pompa centrifuga a giranti contrapposte di questo tipo ? illustrata ad esempio nel documento brevettuale EP 0726 397.
Un problema lamentato nell'uso delle pompe centrifughe del tipo citato ? costituito dall?esigenza di convogliare in maniera efficiente il liquido che esce dalla prima girante all?ingresso assiale della seconda girante. Una scarsa efficienza di tale convogliamento determina infatti un decadimento delle prestazioni della pompa, rispetto alla soluzione tradizionale con due o pi? giranti in tandem. In particolare pu? essere compromesso il rendimento della pompa.
Presentazione dell?invenzione
Il compito della presente invenzione ? quello di risolvere il problema citato, escogitando una pompa centrifuga a giranti contrapposte in grado di fornire elevati livelli di prestazioni.
Nell'ambito di tale compito, ? ulteriore scopo della presente invenzione quello di fornire una pompa centrifuga a giranti contrapposte che assicuri un elevato rendimento.
Un altro scopo ancora dell?invenzione ? quello di fornire una pompa centrifuga a giranti contrapposte di semplice concezione costruttiva e funzionale, dotata di funzionamento sicuramente affidabile, di impiego versatile, nonch? di costo relativamente economico.
Gli scopi citati vengono raggiunti, secondo la presente invenzione, dalla pompa centrifuga a giranti contrapposte secondo la rivendicazione 1.
La pompa centrifuga a giranti contrapposte comprende un corpo di pompa presentante una cavit? interna avente un asse longitudinale e definente almeno una prima camera e una seconda camera fra loro adiacenti, separate da una parete divisoria.
Il corpo di pompa conforma una bocca di aspirazione aperta su una superficie in comunicazione con detta prima camera e una bocca di mandata aperta su una superficie in comunicazione con detta seconda camera.
La pompa centrifuga a giranti contrapposte comprende almeno un primo organo girante e un secondo organo girante disposti, in posizioni contrapposte, rispettivamente all?interno di detta prima camera e detta seconda camera della detta cavit? interna del corpo di pompa.
Detti organi giranti sono dotati di rispettivi mozzi assiali atti a essere associati a un albero motore coassiale a detto asse longitudinale.
Preferibilmente detto asse longitudinale della cavit? interna della pompa ? disposto in posizione orizzontale nella configurazione d?uso.
Secondo la presente invenzione, la pompa centrifuga a giranti contrapposte comprende una pluralit? di condotti atti a convogliare il liquido in uscita da detto primo organo girante all?ingresso assiale di detto secondo organo girante.
Secondo una forma di realizzazione dell?invenzione, la pompa centrifuga a giranti contrapposte comprende una coppia di detti condotti atti a convogliare il liquido in uscita da detto primo organo girante all?ingresso assiale di detto secondo organo girante, disposti in posizioni radialmente opposte rispetto a detto asse longitudinale.
L?adozione di una pluralit? di condotti permette di bilanciare la prerotazione in ingresso al detto secondo organo girante, ovvero la presenza di una componente tangenziale della velocit? del flusso in ingresso all?organo girante, ottenendo un funzionamento in aspirazione del secondo organo girante sostanzialmente simile a quello del primo organo girante.
Preferibilmente detti condotti atti a convogliare il liquido in uscita da detto primo organo girante all?ingresso assiale di detto secondo organo girante comprendono rispettivamente un primo canale che si sviluppa in corrispondenza di una porzione periferica del corpo di pompa, delimitante detta prima camera della cavit? interna del detto corpo di pompa, e un secondo canale che si sviluppa, su un piano longitudinale allo stesso asse longitudinale, in una porzione posteriore del corpo di pompa, delimitante detta seconda camera della cavit? interna del detto corpo di pompa.
Preferibilmente detto primo canale si sviluppa su un piano trasversale a detto asse longitudinale.
Preferibilmente detto primo canale ha foggia divergente e termina in corrispondenza di un foro di passaggio in comunicazione con detto secondo canale.
Preferibilmente detto secondo canale si sviluppa su un piano longitudinale a detto asse longitudinale.
Preferibilmente detto secondo canale termina in corrispondenza dell?ingresso assiale del detto secondo organo girante.
Preferibilmente le porzioni terminali dei detti secondi canali della detta coppia di condotti risultano allineate diametralmente in modo da bilanciare la prerotazione in ingresso al detto secondo organo girante.
Preferibilmente la pompa centrifuga a giranti contrapposte comprende un canale di uscita in comunicazione con detta bocca di mandata che si sviluppa su un piano trasversale all?asse longitudinale, in corrispondenza della periferia del detto secondo organo girante.
Preferibilmente detto canale di uscita ha foggia divergente.
Preferibilmente la pompa centrifuga a giranti contrapposte comprende, in corrispondenza della zona centrale di ingresso al detto secondo organo girante, una pluralit? di alette raddrizzatrici, atte a facilitare la transizione da un flusso perpendicolare al detto asse longitudinale della pompa, in corrispondenza del tratto terminale del detto secondo canale, a un flusso parallelo allo stesso asse longitudinale, all?ingresso assiale del detto secondo organo girante.
Tali alette raddrizzatrici evitano l?instaurarsi di un moto circolare di prerotazione che diminuirebbe la prestazione del secondo organo girante e rallentano il flusso, diminuendo quindi la velocit? e le relative perdite di carico.
Breve descrizione dei disegni
I particolari dell?invenzione risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione dettagliata di una forma di esecuzione preferita della pompa centrifuga a giranti contrapposte secondo l?invenzione, illustrata a titolo indicativo negli uniti disegni, in cui:
la figura 1 mostra una vista laterale della pompa centrifuga a giranti contrapposte in oggetto;
la figura 2 ne mostra una vista in sezione assiale della pompa centrifuga a giranti contrapposte;
la figura 3 mostra una vista in sezione trasversale della pompa centrifuga a giranti contrapposte dal lato dell?aspirazione;
le figure 4 e 5 mostrano rispettive viste in sezione trasversale della pompa centrifuga a giranti contrapposte dal lato della mandata;
le figure 6 e 7 mostrano un grafico rispettivamente della prevalenza e del rendimento della pompa in funzione della portata.
Forme di realizzazione dell?invenzione
Con particolare riferimento a tali figure, si ? indicato nell?insieme con 1 la pompa centrifuga a giranti contrapposte secondo l?invenzione. La pompa centrifuga 1 comprende un corpo di pompa 10 che realizza una cavit? interna nella quale sono alloggiati gli organi operativi della pompa. In particolare, la cavit? interna definisce una prima camera 11 e una seconda camera 12 fra loro adiacenti, separate da una parete divisoria 13.
Il corpo di pompa 10 presenta un asse longitudinale disposto in posizione orizzontale nella configurazione d?uso. Come precisato nel seguito, l?asse longitudinale costituisce l?asse di motorizzazione degli organi rotanti della pompa. ? tuttavia possibile prevedere che la pompa centrifuga in oggetto sia realizzata per assumere una diversa configurazione d?uso, ad esempio verticale.
Il corpo di pompa 10 conforma una bocca di aspirazione 14 aperta su una superficie frontale del detto corpo di pompa 10, in comunicazione con detta prima camera 11, e una bocca di mandata 15 aperta su una superficie superiore dello stesso corpo di pompa 10, in comunicazione con detta seconda camera 12.
In particolare, la bocca di aspirazione 14 ? disposta coassiale all?asse longitudinale del corpo di pompa 10; la bocca di mandata 15 ? disposta in direzione radiale rispetto all?asse longitudinale del corpo di pompa 10.
All?interno della cavit? interna del corpo di pompa 10 sono alloggiati in posizioni contrapposte, ovvero spalla a spalla, un primo organo girante 21 e un secondo organo girante 22. In particolare, il primo organo girante 21 e il secondo organo girante 22 sono disposti in posizioni contrapposte rispettivamente all?interno di detta prima camera 11 e detta seconda camera 12 della cavit? interna.
Gli organi giranti 21, 22, aventi forma di per s? nota, sono dotati di un rispettivo mozzo assiale 23, 24 che ? associato assialmente a un albero motore 20 a esso coassiale. L?albero motore 20 ? atto a essere portato in rotazione da un organo motore, ad esempio di tipo elettrico, non rappresentato nelle figure.
Secondo la presente invenzione, la pompa centrifuga comprende una pluralit? di condotti 30 atti a convogliare il liquido in uscita dal primo organo girante 21 all?ingresso assiale del secondo organo girante 22.
Nella forma realizzativa illustrata, la pompa centrifuga comprende una coppia di condotti 30 atti a convogliare il liquido in uscita dal primo organo girante 21 all?ingresso assiale del secondo organo girante 22, disposti in posizioni radialmente opposte rispetto a detto asse longitudinale.
Pi? specificamente, i condotti 30 comprendono rispettivamente un primo canale 31 di foggia divergente che si sviluppa, su un piano trasversale all?asse longitudinale della pompa, in corrispondenza di una porzione periferica 16 di forma anulare del corpo di pompa 10, delimitante la prima camera 11 della cavit? interna del corpo di pompa 10. Il primo canale 31 ? in comunicazione dal lato interno con l?uscita del primo organo girante 21 (si veda fig.3).
Il primo canale 31 termina in corrispondenza di un foro di passaggio 32 praticato nella stessa porzione periferica 16 di forma anulare del corpo di pompa 10 e in comunicazione con un secondo canale 33 che si sviluppa, su un piano longitudinale, in una porzione posteriore 17 del corpo di pompa 10, delimitante la seconda camera 12 della cavit? interna del corpo di pompa 10. Il secondo canale 33 termina in corrispondenza dell?ingresso assiale del secondo organo girante 22 (si veda fig.2). In pratica, il foro di passaggio 32 costituisce l?elemento di continuit? fra il primo canale 31 e il secondo canale 33 del condotto 30.
Il liquido che attraversa il secondo organo girante 22 viene convogliato da un canale di uscita 34 alla bocca di mandata 15. Il canale di uscita 34 ha foggia divergente che si sviluppa sulla porzione posteriore 17 del corpo di pompa 10, su un piano trasversale all?asse longitudinale della pompa, in corrispondenza della periferia del secondo organo girante 22 (si veda fig.5).
La pompa centrifuga ? dotata inoltre, in corrispondenza della zona centrale di ingresso al secondo organo girante 22, di una coppia di alette raddrizzatrici 35. Le alette raddrizzatrici 35 hanno la funzione di aiutare la transizione da un flusso che si svolge su un piano perpendicolare all?asse longitudinale della pompa, in corrispondenza del tratto terminale del secondo canale 33, a un flusso parallelo all?asse, all?ingresso assiale del secondo organo girante 22.
Il funzionamento della pompa centrifuga a giranti contrapposte risulta facilmente comprensibile dalla descrizione che precede.
In uso, la portata totale del liquido in ingresso dalla bocca di aspirazione 14 attraversa il primo organo girante 21 e si ripartisce fra i primi canali 31, disposti in posizioni radialmente opposte rispetto all?asse longitudinale, della coppia di condotti 30 che provvedono a convogliare il liquido in uscita dal primo organo girante 21 all?ingresso assiale del secondo organo girante 22.
La portata cos? ripartita viene immessa nei secondi canali 33, ugualmente disposti in posizioni radialmente opposte rispetto all?asse longitudinale, della coppia di condotti 30 e convogliata dai detti secondi canali 33 all?ingresso assiale del secondo organo girante 22.
? da osservare che le porzioni terminali dei secondi canali 33 risultano in sostanza allineate diametralmente e bilanciano in tal modo la prerotazione in ingresso al secondo organo girante 22, ovvero la presenza di una componente tangenziale della velocit? del flusso in ingresso al secondo organo girante (si veda fig.4). La portata del liquido in ingresso al secondo organo girante 22 attraversa lo stesso secondo organo girante 22 e viene convogliata, tramite il canale di uscita 34, alla bocca di mandata 15.
La pompa centrifuga a giranti contrapposte secondo la presente invenzione raggiunge lo scopo di fornire un elevato livello di prestazioni, in particolare assicurando un elevato rendimento.
Tale risultato ? ottenuto grazie all?idea inventiva di prevedere una pluralit? di condotti atti a convogliare il liquido in uscita dal primo organo girante all?ingresso assiale del secondo organo girante, in maniera da aumentare l?efficienza della pompa.
Secondo la forma realizzativa illustrata, la pompa centrifuga in oggetto presenta una coppia di detti condotti atti a convogliare il liquido in uscita dal primo organo girante all?ingresso assiale del secondo organo girante, disposti in posizioni radialmente opposte rispetto all?asse longitudinale della pompa. ? tuttavia possibile prevedere che tali condotti di convogliamento siano in numero superiore, a seconda delle esigenze e del dimensionamento della pompa.
Una prerogativa della presente invenzione ? data dal fatto che la presenza di detta coppia di condotti atti a convogliare il liquido all?ingresso assiale del secondo organo girante, disposti in posizioni radialmente opposte rispetto all?asse longitudinale della pompa, consente di bilanciare la prerotazione in ingresso a detto secondo organo girante, ovvero la componente tangenziale della velocit? del flusso in ingresso a detto secondo organo girante. In fase di progettazione dell?organo girante, infatti, viene predeterminato un angolo di ingresso del flusso fra le pale. Se il flusso entra con un angolo di ingresso diverso da quello previsto, alterato dalla prerotazione, si provoca una diminuzione delle prestazioni.
Nella soluzione tradizionale, prevedente un unico condotto atto a convogliare il liquido all?ingresso assiale del secondo organo girante, si crea una asimmetria che crea dei vortici o percorsi preferenziali di prerotazione che non permettono l?instaurarsi di un flusso uniforme e regolare all?ingresso dell?organo girante. L?adozione di una pluralit? di condotti permette di bilanciare e annullare tali asimmetrie, ottenendo un funzionamento in aspirazione del secondo organo girante sostanzialmente simile a quello del primo organo girante.
Un altro vantaggio della pompa centrifuga in oggetto ? dato dalle alette raddrizzatrici che facilitano la transizione da un flusso perpendicolare all?asse longitudinale della pompa, in corrispondenza del tratto terminale del secondo canale, a un flusso parallelo allo stesso asse longitudinale, all?ingresso assiale del secondo organo girante.
Tali alette raddrizzatrici evitano l?instaurarsi di un moto circolare di prerotazione che diminuirebbe la prestazione del secondo organo girante e rallentano il flusso, diminuendo quindi la velocit? e le relative perdite di carico.
In pratica si ? verificato che la pompa centrifuga a giranti contrapposte secondo la presente invenzione presenta un andamento della prevalenza e del rendimento che mantengono valori elevati per portate significativamente superiori rispetto alle pompe a giranti contrapposte tradizionali, come visibile nei grafici delle figure 6 e 7 dove si ? indicato con linee continue il variare rispettivamente della prevalenza H e del rendimento percentuale della pompa in oggetto, in funzione della portata Q, a confronto di quello di una pompa a giranti contrapposte tradizionale di pari caratteristiche, rappresentato con linee tratteggiate.
Si evidenzia che la prevalenza e il rendimento della pompa centrifuga a giranti contrapposte secondo la presente invenzione mantengono un valore soddisfacente anche a valori di portata significativamente elevati, superiori a quelli raggiungibili nelle pompe centrifughe a giranti contrapposte di tipo tradizionale. La pompa centrifuga a giranti contrapposte descritta a titolo esemplificativo ? suscettibile di numerose modifiche e varianti a seconda delle diverse esigenze. In particolare, ? possibile prevedere che la pompa presenti una pluralit? di giranti contrapposte disposte a pacco.
Nella pratica attuazione dell?invenzione, i materiali impiegati, nonch? la forma e le dimensioni, possono essere qualsiasi a seconda delle esigenze.
Laddove le caratteristiche tecniche menzionate in ogni rivendicazione siano seguite da segni di riferimento, tali segni di riferimento sono stati inclusi al solo scopo di aumentare la comprensione delle rivendicazioni e di conseguenza essi non hanno alcun valore limitativo sullo scopo di ogni elemento identificato a titolo d?esempio da tali segni di riferimento.
Claims (10)
1) Pompa centrifuga a giranti contrapposte, comprendente
un corpo di pompa (10) presentante una cavit? interna avente un asse longitudinale e definente almeno una prima camera (11) e una seconda camera (12) fra loro adiacenti, separate da una parete divisoria (13);
una bocca di aspirazione (14) aperta su una superficie del detto corpo di pompa (10) in comunicazione con detta prima camera (11);
una bocca di mandata (15) aperta su una superficie del detto corpo di pompa (10) in comunicazione con detta seconda camera (12);
almeno un primo organo girante (21) e un secondo organo girante (22) disposti, in posizioni contrapposte, rispettivamente all?interno di detta prima camera (11) e detta seconda camera (12) della cavit? interna, detti organi giranti (21, 22) essendo dotati di rispettivi mozzi assiali (23, 24) atti a essere associati a un albero motore (20) coassiale a detto asse longitudinale;
caratterizzata dal fatto che comprende
una pluralit? di condotti (30) atti a convogliare il liquido in uscita da detto primo organo girante (21) all?ingresso assiale di detto secondo organo girante (22).
2) Pompa centrifuga secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che comprende una coppia di detti condotti (30) atti a convogliare il liquido in uscita da detto primo organo girante (21) all?ingresso assiale di detto secondo organo girante (22), disposti in posizioni radialmente opposte rispetto a detto asse longitudinale.
3) Pompa centrifuga secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzata dal fatto che detti condotti (30) atti a convogliare il liquido in uscita da detto primo organo girante (21) all?ingresso assiale di detto secondo organo girante (22) comprendono rispettivamente un primo canale (31) che si sviluppa, su un piano trasversale a detto asse longitudinale, in corrispondenza di una porzione periferica (16) del corpo di pompa (10), delimitante detta prima camera (11) della cavit? interna del detto corpo di pompa (10), e un secondo canale (33) che si sviluppa, su un piano longitudinale allo stesso asse longitudinale, in una porzione posteriore (17) del corpo di pompa (10), delimitante detta seconda camera (12) della cavit? interna del detto corpo di pompa (10).
4) Pompa centrifuga secondo la rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che detto primo canale (31) ha foggia divergente e termina in corrispondenza di un foro di passaggio (32) in comunicazione con detto secondo canale (33).
5) Pompa centrifuga secondo la rivendicazione 3 o 4, caratterizzata dal fatto che detto secondo canale (33) termina in corrispondenza dell?ingresso assiale del detto secondo organo girante (22).
6) Pompa centrifuga secondo le rivendicazioni 2 e 3, caratterizzata dal fatto che le porzioni terminali dei detti secondi canali (33) della detta coppia di condotti (30) risultano allineate diametralmente in modo da bilanciare la prerotazione in ingresso al detto secondo organo girante (22).
7) Pompa centrifuga secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che comprende un canale di uscita (34) in comunicazione con detta bocca di mandata (15) che si sviluppa su un piano trasversale all?asse longitudinale, in corrispondenza della periferia del detto secondo organo girante (22).
8) Pompa centrifuga secondo la rivendicazione 7, caratterizzata dal fatto che detto canale di uscita (34) ha foggia divergente.
9) Pompa centrifuga secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che comprende, in corrispondenza della zona centrale di ingresso al detto secondo organo girante (22), una pluralit? di alette raddrizzatrici (35), atte a facilitare la transizione da un flusso perpendicolare al detto asse longitudinale della pompa, in corrispondenza del tratto terminale del detto secondo canale (33), a un flusso parallelo allo stesso asse longitudinale, all?ingresso assiale del detto secondo organo girante (22).
10) Pompa centrifuga secondo la rivendicazione 9, caratterizzata dal fatto che comprende una coppia di dette alette raddrizzatrici (35), disposte rispettivamente all?uscita del detto tratto terminale del secondo canale (33) di ciascuno dei detti condotti (30) atti a convogliare il liquido in uscita da detto primo organo girante (21) all?ingresso assiale di detto secondo organo girante (22).
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2022
- 2022-07-28 EP EP22187624.6A patent/EP4124757A1/en active Pending
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP4124757A1 (en) | 2023-02-01 |
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