IT9067461A1

IT9067461A1 - Macchina volumetrica idrostatica.

Info

Publication number: IT9067461A1
Application number: IT067461A
Authority: IT
Inventors: Franz Arbogast; Gunther Nagel; Peter Peiz
Original assignee: Voith Gmbh J M
Priority date: 1989-07-03
Filing date: 1990-06-26
Publication date: 1991-12-26
Also published as: KR910003256A; GB2235500B; GB2235500A; US5081907A; IT1240958B; JPH0343680A; FR2649163B1; IT9067461A0; FR2649163A1; DE3921790A1; GB9014509D0

Description

DESCRIZIONE

del brevetto per Invenzione Industriale

L'invenzione si riferisce ad una macchina volumetrica idrostatica, ad esempio una macchina a pistoni radiali e rotore eccentrico (pompa o motore) o una macchina rotativa a palette (pompa o motore), in particolare con le caratteristiche indicate nel preamboli} della rivendicazione 1.

Macchine note di questo tipo sono descritte ad esemplo nei seguenti documenti:

DE-OS 3545019,

DE-OS 3700573.

La pompa a pistoni radiali e rotore eccentrico nota dal DE-OS 3545019 comprende un blocco cilindrico girevole montato su un perno di comando fisso. Quest'ultimo è disposto in un alloggiamento il cui spazio intorno e chiuso da un coperchio. Nel blocco cilindrico si trova una pluralità di pistoni scorrevoli radialmente, i quali si appoggiano con un rispettivo piede del pistone sul lato interno di un anello di corsa. Dal DE-OS non si comprende direttamente che l’anello di corea è scorrevole in direzione trasversale rispetto all’asse di rotazione nel blocco cilindrico per poter cambiare la cor— sa del pistone, anche se ciò dovrebbe essere considerato noto. In questa descrizione tutte le zone dello spazio interno dell'alloggiamento, cioè le zone dello spazio interno dell'alloggiamento situate radialmente all'interno e radialmente all'esterno dell’anello di corsa, sono collegate l'una all'altra e sono unite mediante un condotto di scarico per l’olio in una zona a bassa pressione (realizzata ad esempio in forma di un serbatoio per liquidi ).

Le macchine a pistoni radiali e rotore eccentrico di questo tipo (che possono funzionare come pompe o come motori) e le macchine rotative a palette funzionanti secondo un principio simile hanno mostrato buoni risultati nell’uso pratico. Tuttavia in alcuni casi il rumore causato da queste macchine volumetriche durante il funzionamento e fastidioso, in particolare la frequente variazione del rumore. L'intensità del rumore raggiunge valori relativamente elevati soprattutto quando l'anello di corsa si trova in una punizione intermedia, cioè quando l'anello di corsa non è appoggiato contro una delle sue due battute di fine corsa.

Il problema alla base dell'invenzione è di attuare, nelle macchine volumetriche idrostatiche del tipo sopra citato, misure in grado di ridurre il rumore prodotto durante il funzionamento, in particolare quando l'anello di corsa si trova in una posizione intermedia.

Detto problema viene risolto mediante gli aspetti caratterizzanti della rivendicazione 1. Per il fatto che nello spazio interno dell'alloggiamento, radialmente all’esterno dell'anello di corsa, viene applicata una determinata pressione del liquido superiore alla pressione dell'atmosfera, si ottiene sorprendentemente una sostanziale riduzione dell'irradiazione di rumore della macchina volumetrica secondo l'invenzione. Ciò vale soprattutto per lo stato di funzionamento in cui l'anello di corsa si trova in una posizione intermedia e in cui, nelle macchine utilizzate finora, produceva un rumore particolarmente intenso. In particolare si riesce a far si che l'intensità del rumore si mantenga più regolare rispetto alle macchine usate finora .

Vi sono diverse possibilità per produrre la chiusura a tenuta desiderata tra la zona situata radialmente all'esterno dell'anello di corsa e la zona situata radialmente all’interno dell’anello di corsa nello spazio interna dell'allogiamento . Una prima possibilità è indicata dalle rivendicazioni 7 e 8. Secondo tali rivendicazioni, in uno dei due lati frontali dell'anello di corsa, tra l'anello di corsa e la parete dell’alloggiamento vicina, viene inserito un elemento di tenuta anulare. Grazie a questo elemento di tenuta, l'anello di corsa allo stesso tempo viene spinto a tenuta con il suo altro lato frontale contro la parete del'alloggiamento vicina a quest’ultimo. Questa costruzione preferita ha il vantaggio di consentire tolleranze di produzione relativamente grandi (per la larghezza dell'anello di corsa e per la distanza tra le pareti dell’alloggiamento interessate). Questo vantaggio può essere ottenuto anche con la costruzione descritta nella rivendicazione 9. Un’altra alternativa è la soluzione descritta nella rivendicazione 10. In questo caso non si ricorre ad appositi elementi di tenuta. Al posto di questi, le superfici frontali dell'anello di corsa si appoggiano direttamente contro le pareti dell'alloggiamento vicine.

Tuttavia occorre far si che l'anello di corsa continui ad essere scorrevole in direzione trasversale rispetto all'asse di rotazione del blocco cilindrico. Di conseguenza i pezzi singoli devono essere prodotti con elevata precisione.

Secondo la rivendicazione 1, nella zona dello spazio interno dell’alloggiamento disposta radialmente all'esterno dell'anello di corsa il liquido deve avere una pressione media. Ciò non significa perù che tale pressione debba avere un valore (matematicamente) medio tra la pressione del canale ad alta pressione e quella del canale a bassa pressione. Dovrebbe piuttosto misurare pochi bar in più rispetto alla pressione dell'atmosfera o rispetto alla pressione della parte dello spazio interno dell'alloggiamento situata radialmente all'interno dell'anello di corsa.

Esistono diverse possibilità per produrre la citata pressione 'media" nella zona dello spazio interno dell'alloggiamento situata radialmente all'esterno dell’anello di corsa. Una delle possibilità ad esempio attuabile senza bisogno di particolari misure aggiuntive, è che il liquido uscente dalla zona ad alta pressione si immetta nella zona radialmente esterna dello spazio Interno dell'alloggiamento, e qui produca detta pressione "media". Per far si che questa pressione "media" sia limitata ad esempio ad un valore di 2-4 bar, è possibile collegare la zona radialmente esterna con la zona radialmente interna attraverso una resistenza idraulica, ad esempio con una valvola a farfalla.

Preferibilmente, tuttavia, - per mantenere la pressione "media" con sicurezza al valore desiderato - secondo la rivendicazione 2 il liquido viene alimentato positivamente alla zona radialmente eslerna da una sorgente di pressione. Inoltre è vantaggioso, secondo la rivendicazione 3 o 4, collegare tra loro le zone situate radialmente all’esterno e radialmente all'interno dell'anello di corsa mediante una valvola di mandata. In tutte le forme d'attuazione dell'invenzione è sottinteso che la zona radialmente all'interno dell'anello di corsa (come finora l'intero spazio interno dell'alloggiamento) sia collegata ad una zona a bassa pressione, ad esempio ad un serbatoio di liquido esterno senza pressione o al canale a bassa pressione situato nell'alloggiamento .

Come sorgente di pressione esterna (per la zona radialmente all'esterno) pud essere utilizzato preferibilmente lo spazio per l'olio di uno strumento di regolazione associato alla macchina volumetrica. Questo strumento di regolazione (ad esempio uno strumento di regolazione della pressione) è installato direttamente nell'alloggiamento della macchina volumetrica e serve per la regolazione dell'eccentricità di volta in volta desiderata (distanza tra l'asse dell’anello di corsa e l'asse di rotazione del blocco cilindrico). In altre parole: l’olio di regolazione inviato dallo strumento di regolazione e/o l'olio ricircolato vengono convogliati nella zona dello spazio interno dell'alloggiamento situata all’esterno dell'anello di corsa. In tale zona si forma cosi una pressione "media” del valore ad esempio di 2-4 bar, a seconda della regolazione della valvola di mandata citata nella rivendicazione 3.

Tuttavia la zona dello spazio interno dell'alloggiamento situata all'esterno dell'anello di cor— sa può anche essere collegata ad una qualsiasi altra sorgente di pressione esterna. Un'altra possibilità consiste nell'utilizzare come sorgente di pressione il canale a bassa pressione situato nell'alloggiamento, come indicato nella rivendicazione 6. Questa soluzione è realizzabile quando la macchina volumetrica secondo l’invenzione fa parte di un sistema idraulico chiuso, in cui il canale a bassa pressione ha una pressione "media".

Sono possibili altre varianti quando nel canale a bassa pressione vi è una pressione almeno vicina a quella dell'atmosfera. In questo caso è possibile collegare la zona dello spazio interno dell'alloggiamento situata radialmente all'interno dell’anello di corsa direttamente con il canale di aspirazione. Oppure collegare, solo l'uscita della valvola di mandata (citata nella rivendicazione 3) con il canale di aspirazione.

Altre realizzazioni ed esempi d'attuazione dell'invenzione verranno descritti qui di seguito con riferimento ai disegni.

La figura 1 illustra una macchina a pistoni radiali e rotore eccentrico in sezione longitudinale.

La figura 2 illustra una sezione trasversale secondo la linea II—II della figura 1.

Le figure 3 a 5 illustrano diversi particolari diversi dalle figure 1 e 2.

I componenti essenziali e già noti della macchina a pistoni radiali e rotore eccentrico rappresentata (ad esempio di una pompa a pistoni radiali e rotore eccentrico) sono i seguenti:

Un alloggiamento 10, nel quale è montato un perno di comando fisso 11, è chiuso da un coperchio 12. In esso è montato un albero motore 13 (cuscinetto a rotolamento 14, guarnizione per l’albero motore 15). L'albero motore 13 è collegato mediante un innesto 16 con un blocco cilindrico 17, il quale è montato in modo girevole sul perno di comando 11. Nel blocco cilindrico 17 si trovano ad esempio, in una disposizione a stella, sette pistoni 18. Ciascuno di questi pistoni 18 è collegato in modo articolato con un piede di pistone 19. Un anello di corsa 20 assume una posizione eccentrica nell'alloggiamento 10 rispetto al perno di comando 11. I piedi dei pistoni 19 scorrono lungo la superficie curva interna dell'anello di corsa 20. La misura dell'eccentricità e tra il perno di comando 11 e l'anello di corsa 20 può essere variata con lo scorrimento dell'anello di corsa 20 con l’aiuto di pistoni di regolazione 21 e 22. Attraverso l'alloggiamento 10 e attraverso il perno di comando 11 si estendono un canale a bassa pressione 23 e un canale ad alta pressione 24. Lo strumento di regolazione per la regolazione della pressione del liquido che agisce sui pistoni di regolazione 21/22 non è illustrato nella figura 2, ma è rappresentato nella figura 3.

La zona 25 dello spazio interno dell’alloggiamento situata radialmente all’interno dell’anello di corsa 20, nella quale ruotano i pezzi mobili 13, 14 e 16-19, e collegata ad esempio con un serbatoio d''olio 9 (illustrato solo simbolicamente) attraverso un canale per l’olio 29 con una zona a bassa pressione. In questo modo questa zona radialmente interna 25 ha una pressione con un valore all'incirca di 0-1 bar.

Secondo l'invenzione, la zona 26 dello spazio interno dell’alloggiamento situata radialmente all’esterno dell'anello di corsa 20 e separata dalla parte restante dello spazio interno dell’alloggiamento, cioè dalla zona radialmente interna 25. A questo scopo, secondo le figure 1 e 2, in una delle superfici frontali dell'anello di corsa 20 è provvista una scanalatura anulare 30 nella quale si trova un anello di tenuta 31 scorrevole assialmente. Con l'aiuto di almeno un elemento elastico 32 (ad esempio un anello torico) l'anello di corsa 20 e l’anello di tenuta 31 vengono divaricati l'uno dall'altro in direzione assiale. In questo modo l’anello di corsa 20 si appoggia costantemente a tenuta con una delle sue superfici frontali 40 contro l'alloggiamento 10, mentre sulla superficie frontale opposta dell'anello di corsa 20 l'anello di tenuta 31 si appoggia costantemente a tenuta contro la superficie 41 del coperchio dell’alloggiamento 12. Il fatto essenziale è che nella zona 26 dello spazio interno situata radialmente all’esterno sia presente una pressione "media" dJ circa 2-4 bar. Ciò si realizza ad esempio se il liquido uscente dallo spazio a pressione 54 citato più avanti (vedi figura 3) si immette lungo il pistone di regolazione 21 nella zona esterna 26. E' preferibile tuttavia che la zona esterna 26 sia collegata attraverso un canale 33 con una qualsiasi sorgente di pressione in modo tale che la formazione della pressione "media" nella citata zona 26 avvenga nel modo più rapido possibile.

E' opportuno mantenere sempre una certa differenza di pressione tra la pressione presente nella zona radialmente esterna 26 e la pressione della zona radialmente interna 25. Per mantenere questa differenza di pressione, ad esempio di 2-4 bar, la zona 26 è collegata con il canale per l'olio 39 attraverso fori 16 e 38. Inoltre, come illustrato solo schematicamente nella figura 1, nel foro 36 è disposta una valvola di non ritorno 37 che si apre solo quando la citata differenza di pressione supera il valore desiderato. Al poeto della valvola di non ritorno 37 è possibile disporre una qualsiasi altra valvola di mandata adatta, ad esempio una valvola limitatrice di pressione.

L’alloggiamento 10 comprende sul suo lato interno, in modo noto, due superfici di guida 42 per la guida dell’anello di corsa 20. Attraverso queste superfici la zona radialmente esterna 26 dello spazio interno dell'alloggiamento è suddivisa in due camere, che tuttavia sono collegate l'una all'altra attraverso canali 45. Nell’esempio illustralo nella figura i canali di collegamento 45 sono incorporati nell'alloggiamento 10. Sarebbe anche possibile, tuttavia, realizzare canali di collegamento simili anche nell'anello di corsa 20.

Nella Figura 1 è inoltre illustrato con linee a tratto e punto un canale di collegamento 33’ che porta dal canale a bassa pressione 23 ai canali di collegamento 45. Questa disposizione è un'alternativa al sopra citato canale 33 della figura 2. La disposizione con il canale di collegamento 33' pud essere opportuna quando nel canale a bassa pressione 23 è presente una pressione del lìquido "media" che si diffonde nella zona 26 dello spazio interno dell'alloggiamento situata radialmente all’esterno dell'anello di corsa 20.

La figura 3 illustra una forma d’attuazione integrativa rispetto a quella della figura 2. Si possono osservare anche in questo caso una parte dell'alloggiamento 10, una parte dell'anello di corsa 20 e il pistone di regolazione 21. Uno strumento di regolazione 50 fissato all’alloggiamento 10 è illustrato solo schematicamente. In detto strumento è disposto un corpo di valvola scorrevole 51 di una valvola di comando del la pressione . Detta valvola di comando della pressione pud collegare un canale 53 portante allo spazio di pressione 54 del pistone di regolazione 21 o con un canale 52 collegato al canale ad alta pressione 24 (figura 1) o con un canale di scarico 59 che sbocca nello spazio interno 56 dello strumento di regolazione. In questo modo viene regolata la Forza di regolazione del pistone di regolazione 21 che agisce sull'anello di corsa 20, e quindi anche la misura dell'eccentricità e (figura 2). Una forza di regolazione agente ad esempio in modo meccanico sul corpo della valvola 51 è illustrata simbolicamente mediante una freccia 55. Nello spazio interno 56 il liquido di regolazionn e/o il liquido ricircolato si accumulano fino ad una certa sovrappressione che attraverso il canale 33 si diffonde nella zona radialmente esterna 26 dell’alloggiamento 10, dove viene limitata dalla valvola di mandata 37 (figura 1).

La figura 4 illustra un’alternativa alla figura 1. Sono qui rappresentate parti dell'alloggiamento 10 e del coperchio dell’alloggiamento 12. L’anello di corsa è qui indicato con il numero di riferimento 20’; è suddiviso in un anello parziale principale 70a e un anello parziale secondario 20b. Quest’ultimo forma una parte radialmente esterna dell’intero anello di corsa 20' ed è scorrevole assialmente sull'anello parziale principale 20a. Tra i due anelli parziali È provvisto un elemento elastico, ad esempio un anello torico 20c, precaricato elasticamente. In questo modo i due anelli parziali 20a e 20b vengono divaricati l'uno dall'altro in direzione assiale, per cui entrambi gli anelli parziali si appoggiano a tenuta contro le superficl dell'alloggiamento vicine 40 e 41.

La figura 5 illustra un'ulteriore alternativa alle figure 1 e 4. In questo caso l'anello di corsa 20" è realizzato in un pezzo unico e senza un apposito elemento di tenuta. E’ appoggiato a tenuta con entrambe le sue superfici frontali contro le pareti dell'alloggiamento vicine 40 e 41.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Macchina volumetrica idrostatica, ad esempio una macchina a pistoni radiali e rotore eccentrico, una macchina rotativa a palette o simili, con le seguenti caratteristiche: a) in un blocco cilindrico rotante (17) e disposta una pluralità di elementi volumetrici scorrevoli radialmente (18), i quali scorrono su un anello di corsa (20): b) l’anello di corsa (20) disposto in un alloggiamento (10) è scorrevole in direzione trasversale rispetto all’asse di rotazione del blocco cilindrico (17), per cui la distanza (eccentricità e) tra l’asse dell’anello di corsa e l'asse di rotazione del blocco cilindrico può essere variata; caratterizzata dalle seguenti ulteriori caratteristiche: c) la zona (26) dello spazio interno dell'alloggiamento situata (almeno prevalentemente) radialmente all'esterno dell'anello di corsa (20) è chiusa a tenuta rispetto alla zona (25) dello spazio interno dell'alloggiamento situata radialmente all'interno dell'anello di corsa, per cui nella zona (26) radialmente esterna si Forma una pressione "media", cioè una pressione di valore leggermente superiore alla pressione dell’atmosfera.
2. Macchina volumetrica secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che solo la zona (25) dello spazio interno dell'alloggiamento situata radialmente all’interno dell’anello di corsa è collegata con una zona a bassa pressione (ad esempio un condotto per l'olio senza pressione 39, un canale di aspirazione 23 o simili), mentre la zona (26) della spazio interno dell’alloggiamento situata radialmente all’esterno dell'anello di corsa è collegata ad una sorgente di pressione (ad esempio il condotto 33).
3. Macchina volumetrica secondo la rivendicazione l o 2, caratterizzata dal fatto che la zona (26) situata radialmente all’esterno dell’anello di corsa A collegata attraverso una valvola dì mandata (37) con una zona a bassa pressione (ad esempio il condotto per l’olio 39, il canale a bassa pressione 23 o simili).
4. Macchina volumetrica secondo la rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che la valvola di mandata (37) 6 realizzata in forma di valvola di non ritorno la quale limita la pressione nella zona esterna (26).
5. Macchina volumetrica secondo una delle rivendicazioni 2 a 4, caratterizzata dal fatto che la citata sorgente di pressione alla quale è collegala la zona (26) dello spazio interno dell'alloggiamento situata radialmente all'esterno dell'anello di corsa (20) si trova all'esterno della macchina volumetrica . A.
Macchina volumetrica secondo una delle rivendicazioni 2 a 4, caratterizzata dal fatto che la zona (26) dello spazio interno dell'alloggiamento situata prevalentemente radialmente all'esterno dell’anello di corsa (20) è collegata ad un canale a bassa pressione (23) disposto nell'alloggiamento (10) (condotto 33').
7. Macchina volumetrica secondo una delle rivendicazioni 1 a 6, caratterizzata dal fatto che l'anello di corsa (20), in uno dei suoi due lati frontali, comprende una scanalatura anulare (30) nella quale è inserito un elemento di tenuta (31) appoggiato contro la parete dell’alloggiamento vicina (41).
8. Macchina volumetrica secondo la rivendicazione 7, caratterizzata dal fatto che l’elemento di tenuta è costituito da un anello metallico (31) appoggiato contro la parete dell’alloggiamento (41) e da almeno un elemento elastico (32), il quale è disposto con un precarìco in direzione assiale tra l’anello di corsa (20) e l’anello di tenuta metallico (31).
9. Macchina volumetrica secondo una delle rivendicazioni 1 a 6, caratterizzata dalle seguenti caratteristiche: a) l’anello di corsa (20’) è realizzato in due parti, in modo tale che nella sua zona radialmente esterna un anello parziale secondario (20b) sia disposto su un anello parziale principale (20a); b) i due anelli parziali (20a, 20b) sono scorrevoli l'uno rispetto all’altro a tenuta in direzione assiale; c) tra i due anelli parziali (20a, 20b) è disposto almeno un elemento elastico (20c) precariato.
10. Macchina volumetrica secondo una delle rivendicazioni 1 a 6, caratterizzata dal fatto che l’anello di corsa (20”) 6 appoggiato a tenuta con entrambe le sue superfici frontali contro le pareti dell’alloggiamento vicine (40, 41).