ITBO20080177A1 - Pompa o compressore a spirali orbitanti, di tipo scroll. - Google Patents

Description

"Pompa o compressore a spirali orbitanti, di tipo Scroll”

TESTO DELLA DESCRIZIONE

Il trovato fa riferimento a macchine a fluido, quali ad esempio pompe o compressori del tipo cosiddetto Scroll, il cui principio di funzionamento è basato sulla variazione dei volumi intercettati da almeno due moduli o stadi a forma di tazza, con la superficie laterale che ha per generatrice ima retta e per direttrice una spirale ad esempio ad evolverne di cerchio, essendo uno dei due stadi generalmente fisso, mentre l’altro viene condotto in un movimento orbitante attorno ad un asse comune ai due stadi. Ogni stadio ha una propria base di chiusura, la parete di fondo della Lazza, ed il bordo libero del profilo laterale di ogni stadio è in contatto strisciante con la superficie interna della base dell' altro stadio, con la interposizione di una tenuta composita ed energizzata. Per comodità di descrizione, nel seguilo si farà riferimento alle sole pompe, senza per questo escludere altre destinazioni d’impiego della macchina a fluido secondo il trovato.

In particolare, il trovato tratta dei perfezionamenti costruitivi in una pompa come descritta nella domanda di brevetto italiana n. BO2007A000418, a nome della stessa richiedente, che nell’esempio trattato era del tipo a due stadi fìssi e con uno stadio intermedio mobile con movimento orbitale, il quale è fissato ad una estremità di un albero di moto che attraversa lo statore della pompa stessa e che sporge ria questo con un tratto di sufficiente lunghezza, essendo tale tratto di albero sostenuto girevole, con cuscinetti a libertà di spostamento assiale, dalle sedi longitudinali, interne e ad uguale eccentricità, di corrispondenti boccole, delle quali una è interna alla pompa ed è sostenuta girevole, con cuscinetti da un mozzo assialmente cavo, solidale alla base dello stadio fisso attraversato dal detto albero e posto ali interno della pompa, mentre ialtra boccola era sostenuta girevole, con cuscinetti, da un supporto fisso al l’esterno delio staLore della pompa e da questo distanziato in modo tale che un tratto esterno del detto albero principale risultasse libero per potervi calettare dei mezzi a biella che con la testa cooperano con mezzi a manovella sostenuti girevoli dalla superficie esterna dello statore della pompa. Quella esterna delle dette boccole di supporto eccentrico dell’ albero dì moto della pompa, era solidale ad un mozzo allineato all’asse delle dette due boccole e che per mezzo di un giunto poteva essere collegato ad un motore di rotazione. La rotazione di questo mozzo, grazie al supporto eccentrico dell’albero della macchina da parte delle dette due boccole è grazie al collegamento dello stesso albero ai detti mezzi a biella e manovella, determinava la rotazione orbitale del medesimo albero e con questo dello stadio interno della pompa, con la legge necessaria al corretto funzionamento della stessa pompa Scroll,

Con la soluzione descritta, tutti i cuscinetti della pompa, compresi quelli posti all’interno del mozzo assialmente cavo ed interno allo stadio fisso attraversato dall’albero principale, sono in comunicazione libera con l’atmosfera, per cui eventuali perdite di lubrificante ed eventuali prodotti di usura di tali cuscinetti, non inquinano le camere interne di lavoro della stessa pompa, come per contro può verificarsi nelle soluzioni note. A questo vantaggio si aggiunge quello derivante dal fatto che i detti mezzi a biella e manovella, agiscono sull' albero principale e non sulla periferia dello stadio orbitante, per cui possono essere collocati in posizione ravvicinata a tale albero, limitando sensibilmente l’ingombro radiale della pompa rispetto a quello delle soluzioni note.

Nella realizzazione e nelle prove d’uso di una tale macchina, si è rilevalo che la stessa era soggetta a notevoli vibrazioni, che derivavano fondamentalmente dalla scelta di trasmettere il movimento orbitante allo stadio interno della pompa, con l’applicazione di una rotazione, atraverso un giunto, all’estremità esterna dell’albero principale della pompa stessa. La collocazione del motore di rotazione, in linea con l’asse della pompa, portava poi a problemi derivati d’ingombro ed a difficoltà nel raffreddamento del complesso motore- pompa (vedi oltre),

Il trovato intende risolvere questi problemi tecnici, con una idea di soluzione come dalla rivendicazione 1 ) e relative rivendicazioni dipendenti e che può essere così compendiata. La detta prima boccola che sostiene girevolmente ed in posizione eccentrica l’albero principale della macchina, viene realizzata sporgente dal corpo della pompa, viene sostenuta da cuscinetti interni allo statore ed esterni allo stesso statore della pompa, l’albero principale viene collegato ai delti mezzi a biella e manovella col tratto che sporge dall’ estremità esterna della detta unica boccola, mentre su di un tratto intermedio ed esterno di questa stessa boccola, viene applicata la rotazione per mezza di una trasmissione di moto ad esempio a cinghia e pulegge, con collocazione del motore di rotazione, parallelamente all’asse della pompa. Sull'albero di questo motore può essere calettata una ventola secondaria che forma una corrente d’aria di adeguata portata e pressione e che per mezzo di un’apposita incarterattura viene obbligata a lambire ed a raffreddare adeguatamente almeno il corpo della pompa e di preferenza anche la superficie esterna del detto motore.

Maggiori caratteristiche del trovato ed i vantaggi che ne derivano, appariranno meglio evidenti dalla seguente descrizione di una forma preferita di realizzazione dello stesso, illustrata a puro titolo d’esempio, non limitativo, nelle figure delle due tavole allegate di disegno, in cui:

- La fig. L è una vista in pianta dall’alto del gruppo motore-pompa, con la stessa pompa sezionala secondo un piano ideale che contiene gli assi di rotazione e di rivoluzione dei principali componenti della pompa medesima;

- La 2 illustra il gruppo motore-pompa in elevazione dal fronte indicato dalla freccia K in figura l.

Nella figura 1. con 1 ed Γ sono indicati i due corpi o gusci a Forma di tazza che formano lo STatore della pompa, che sono fissati uno contro l’altro con mezzi perimetrali qui non illustrati e con interposte guarnizioni di tenuta 2. Le superfici interne delle basi dei corpi 1 , Γ portano usualmente di pezzo le rispettive spirali ad esempio ad evolvente di cerchio 201, 20 Γ che cooperano con le corrispondenti spirali ad evolvente dì cerchio 103. 103' dello stadio intermedio ed a movimento orbitale 3, per formare le camere a volume variabile della pompa, che sono chiuse frontalmente per la cooperazione a tenuta, da una parte, delle spirali 103, 103’ dello stadio mobile 3 con le superfici piane ed intern 301, 301 ’ delle basi dei gusci 1, Γ e dall'altra parte, per la cooperazione a tenuta delle spirali statoriche 201 . 20 Γ con le facce piane 203, 203’ dello stadio orbitante 3, La tenuta frontale tra le parti relativamente mobili, è assicurata da guarnizioni composite ed energizzate 5, dei tipo indicalo nella precedente domanda di brevetto.

Nell’esempio di cui trattasi. entirambi i gusci 1 , Γ portano internamente, di pezzo ed in posizione assiale, dei rispettivi mozzi 401 , 40Γ dotati sui bordi liberi di sedi per il contenimento di guarnizioni composite 5 ’ e 5” del tipo dì quelle 5 delle spirali della pompa, con le quali cooperano a tenuta frontale con le facce opposte 203 ε 203’ del corpo piatto dello stadio mobile 3 della stessa pompa. I mozzi 401, 40Γ definiscono col disco intermedio 3, delle camere di profondità sufficiente al contenimento dei mezzi 7, 107, ed S per il fissaggio assiale e per il caletamento alla parte centrale e ringrossata 403 del detto disco 3, dell’estremità flangiata 109 dell’albero cilindrico 9 di rotazione della pompa che con la interposizione dei cuscinetti a rullini 10, che gli consentono libertà di spostamento assiale, attraversa la camera interna ed opportunamente eccentrica 11 della boccola 12 che con la propria superficie esterna è montata girevole, col cuscinetto 13 ad esempio a rallini, all’inteo nel mozzo 401’, A differenza della soluzione precedente, dove la boccola 12 era contenuta completamente all’inteo mozzo 40 Γ e non sporgeva dal guscio Γ dello statore, la stessa boccola I 2 sporge ora per un ampio tratto da tale guscio 1 ' e termina con un tratto rastremato 112 che internamente porta uno dei detti cuscinetti a rullini 10 per l'albero 9 e che esternamente è sostenuto con l'interposizione del cuscinetto 14. ad esempio a sfere, da un anello 29 aperto da un taglio radiale 30 e dotato di mezzi tangenziali di serraggio 31 (fig. 2), per mezzo dei quali tale anello può essere fissato sulla corona esterna del detto cuscinetto 14 e può all' occorrenza essere facilmente smontato da questo, per le necessità più avanti dette. L 'anello 29 può essere fissato con rispettive viti 32, su tre rilievi 33 ricavati ad esempio di pezzo col guscio 1, angolarmente distanziati tra loro di 120° e sui quali sono montati i cuscinetti 26 che sostengono il piede delle manovelle 25 che con la testa cooperano coi cuscinetti 24 della stella di bielle 22 che per mezzo della chiavetta 23 e del grano di fissaggio assiale 123, è calettata sull' estremità dell’ albero 9 che sporge dalla detta boccola 12.

La parte intermedia della boccola 12 è predisposta esternamente per realizzare una puleggia 34 di adatto diametro, coassiale ai cuscinetti 13, 14 e sulla quale è rinviata una cinghia 35 che deriva il moto da una corrispondente puleggia 134, ad esempio di diametro inferiore a quello della precedente puleggia 34 e calettata sull 'albero di un motore 36, ad esempio di tipo elettrico o di altro adatto tipo, di adatte caratteristiche, posto lateralmente alla pompa di cui trattasi, parallelamente a questa e che nell'esempio di cui trattasi è flangiato su una estensione 601 ’ della parete di fondo del guscio Γ, Con 135 è indicato un rullino montato regolabile sulla detta parete 601 per assicurare un giusto grado di tensione al ramo di ritorno della detta cìnghia 35,

Dalla figura 1 appare evidente come con la nuova soluzione di cui trattasi, l’albero 9 venga portato in rotazione orbitale con l’applicazione della rotazione su un ampio tratto intermedio della boccola 12 compreso tra le sue due estremità prossime ai cuscinetti di banco 13 e 14, mentre le resistenze sono applicate in modo equilibrato alle opposte estremità dello stesso albero 9, con Γ estremità esterna che conduce la crociera 22 coi manovellismi 25 di orbitazione, e con l’estremità interna che conduce lo stadio orbitante ed intermedio 3 della pompa, così che l’azionamento dello stesso albero 9 risulta equilibrato e privo delle vibrazioni che per contro derivavano dal precedente modo di azionamento.

Con la nuova soluzione di cui trattasi, è anche possibile azionare la pompa con un motore elettrico veloce e mono potente di quello della precedente soluzione, grazie alla possibilità d’impiego di una trasmissione di moto ad aito rendimento quale quella a cinghia 35 ed a pulegge 34, 134 riduttrici del moto stesso, La grande velocità di rotazione del motore 36 consente anche di dotare il gruppo dì mezzi per il raffreddamento forzato della pompa, come più avanti detti,

Dalle figure I e 2 appare come in contrapposizione al posizionamento eccentrico su di essa dell’albero 9, la boccola 12 possa essere dotata di una massa eccentrica 212 e come in contrapposizione a questa possa essere dotata di un settore di fori di alleggerimento 37, per realizzare una efficace equilibratura dinamica dell 'intero equipaggio mobile della pompa, senza che per questo debbano essere previsti dei contrappesi dedicati.

La sostituzione periodica della cinghia 35 richiede poche e semplici operazioni che consistono nel rallentare il grano dì fissaggio 123 per rimuovere la corona di bielle 22 dall’estremità dell’albero 9, dopo di che è sufficiente rimuovere le viti 32 ed allentare la vite tangenziale 31 di figura 2 per poter allargare e sfilare fanello 29 dal cuscinetto 14. Con queste poche operazioni viene aperto verso l’esterno lo spazio compreso tra la puleggia 34 ed i supporti 33, così che è possibile disinserire ed inserire in tale spazio la cinghia 35. Con operazioni analoghe ed inverse, si rimontano i componenti dianzi detti 29 e 22.

Anche nella nuova soluzione, uno o più fori 27 possono essere previsti ad esempio sulla boccola 12 e/od in altra posizione utile per mantenere in libera comunicazione con l’esterno almeno la camera interna del mozzo 401 posta a monte dei cuscinetti interni 13 e 10, sia per scaricare liberamente verso Γ esterno eventuali prodotti risultatiti dall'usura di tali cuscinetti, sia per assicurare un buon raffreddamento di questi stessi componenti e della parte centrale della pompa.

Disponendo dì un motore 36 veloce, è stato possibile calettare sull' albero dello stesso, la girante 38 di un ventilatore centrifugo, racchiusa all’ interno di una incarteratura 39 fissa ad apposite appendici della parete 601 ' della pompa e che in corrispondenza dell 'asse della detta girante 38 è dotata di un' apertura 40 con eventuale filtro, attraverso la quale la stessa ventola può aspirare aria dall' esterno e la può forzare all’ interno dell'incartenatura 39 che è predisposta per distribuire l'aria dì raffreddamento sulle alette esterne 70 Γ e 701 dei gusci Γ ed 1 della pompa, essendo sullo stesso guscio 1 montata una scatola 41 che col proprio tondo 141 raccoglie l’aria dalla detta ìncarteratura 39 e la porta in un percorso sinuoso, indicato dalle frecce F, per lambire a breve distanza le alette esterne del mozzo 401 e per poi scaricare il flusso d’aria sulle alette esterne dello statore del motore 36 che è a sua volta raffreddato dal proprio ventilatore interno 136. E’ evidente come l' incarteratura 39 svolga efficacemente anche il compito non secondario di protezione antinfortunistica per la capacità di occultare tutte le parti esterne e mobili del gruppo motore-pompa.

Nella scatola 41 sono previsti i mezzi con filtro per il collegamento circuitale alla bocca di aspirazione A della pompa e sono previsti i mezzi con l usuale valvola unidirezionale per il collegamento alla bocca B di scarico della pompa stessa, che ad esempio può essere intere citata da una luce appositamente conformata 42 prevista sul disco centrale 3 e che opera a ridosso e sulla parte esiema dei mozzi assiali 401, 401 \ come descritto nello stato noto dell 'arte o secondo soluzioni protette da separate privative a nome della stessa richiedente.

Con 801 sono indicati dei piedi per poter fissare il gruppo motore e pompa come descritto, ad una qualsiasi superficie di supporto, essendo tali piedi solidali alla detta parete 601 ed alle superfici esterne dei corpi statorici Γ. I della pompa.

Resta inteso che la descrizione si è riferita ad una forma preferita di realizzazione del trovato, al quale possono essere apportate numerose variati e modifiche soprattutto costruttive, senza per altro abbandonare il principio informatore dell'invenzione, come sopra esposto, come illustrato e come a seguito rivendicato. Nelle rivendicazioni, i riferimenti riportati tra parentesi sono puramente indicativi e non limitativi dell’ ambito di protezione delle stesse rivendicazioni,

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Pompa o compressore a spirali orbitanti, di tipo Scroll, dotata di almeno uno stadio fisso e di uno stadio mobile o preferibilmente di due stadi fissi {1, Γ) e di uno stadio interno od intermedio (3) mobile con movimento orbitale, essendo tali stadi provvisti di relativi sistemi con spirali ad esempio ad evolvente di cerchio (201, 20Γ, 103, 103’), caratterizzata dal fatto che il detto stadio interno (3) è fissato ad un albero di moto (9) che attraversa una parte (1 ') di statore della pompa e che è sostenuto girevole con cuscinetti (10) a libertà dì spostamento assiale, dalla sede interna ed opportunatame eccentrica (11 ) di una boccola (12) che con un tratto della propria lunghezza è sostenuta girevole con almeno un cuscinetto ( 13) da un mozzo assiale ed intern della vicina parte di statore (Γ) dal quale la stessa boccola sporge con un ampio tratto che in parte è sostenuto girevole con interposto almeno un ulteriore, cuscinetto ( 14), da un anello (29) fisso su supponi (33) esterni e solidali allo stesso statore (1 ') della pompa, essendo previsto che l’albero di molo (9) della pompa sporga da tale boccola (12) per ricevere in calettamento dei mezzi a biella (22) che con la parte più esterna cooperano con dei mezzi a manovella (25) sostenuti girevoli dalla superficie esterna dello statore (Γ) della pompa stessa e predisposti per ruotare in fase col detto albero (9) che viene portato nel movimento di rotazione orbitale e con la legge necessaria al corretto funzionamento della pompa o compressore, da dei mezzi di moto (36) che trasmettono una rotazione a giusta velocità ai tratto esterno della detta boccola (12).
2. 2. Pompa o compressore secondo la rivendicazione 1), caratterizzata dal fatto che la rotazione alla detta boccola (12) viene trasmessa alla parte di questa esterna allo statore (Γ) e compresa tra 1 relativi cuscinetti di supporto (13, 14), essendo tale parte intermedia delia boccola predisposta per potervi calettare o per ricavarvi di pezzo una puleggia (34) che tramite almeno una cinghia (35) è collegata cinematicamente ad una puleggia ad esempio di minor diametro ( 134), calettata sull’albero di un motore elettrico o di altro tipo (36 j, di adatte caratteristiche e posto parallelamente all’asse della pompa.
3. 3. Pompa o compressore secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che la detta boccola (12) viene conformata con una massa eccentrica (212) e con fori contrapposti di alleggerimento (37), per il bilanciamento dinamico dell’intero equipaggio a rotazione orbitale che comprende l'albero principale (9) della pompa ed i mezzi (22. 3) associati alle sue opposte estremità.
4. 4. Pompa o compressore secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui il detto anello (29) che sostiene girevole l’estremità esterna della detta boccola ( 12), è realizzato sotto forma di anello o di collare elastico ed è fissato con viti (32) su una pluralità, ad esempio su una tema, di supporti (33) solidali allo statore (Γ) della pompa, il tutto iti modo che rimuovendo tale anello da tali supporti, è possibile liberare lo spazio compreso tra questi stessi supporti e la parte intermedia della boccola ( 12) con la puleggia condotta (34). per poter inserire o disinserire da questa la cinghia (35), per ogni necessità di manutenzione di quest’ ultima.
5. 5. Pompa o compressore secondo una o piu delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che la rotazione impartita alla detta boccola (12) viene trasformata in rotazione planetaria del detto albero (9) e dello stadio intermedio (3) a questo calettato, ad esempio da una crociera di bielle (22) che con adatti mezzi (23, 123) viene calettata sull’estremità esterna dello stesso albero (9) e che con Γ estremità esterna delle stesse bielle è montata girevole tramite cuscinetti (24), sul bottone di rispettive manovelle parallele (25 ), monta girevoli con appositi cuscinetti (26) in sedi ricavate sulla detta terna di supporti (33) che sostengono il detto ane llo (29).
6. 6. Pompa o compressore secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui gli statori ( 1 , 1 ) della stessa pompa sono dotati di mozzi assiali (401 , 40 Γ) che coi loro bordi sono predisposti per cooperare con le facce opposte (203, 203 ) del corpo piatto dello stadio mobile ed intermedio (3) con l’interposizione di guarnizioni composite ed energizzate (5 \ 5”), dello stesso tipo di quelle (5) impiegate nelle spirali degli stadi fissi e mobìli della medesima pompa, essendo su tali mozzi o su almeno quello (40Γ) che sostiene girevolmente la detta boccola (12), o su parti prossime a tali mozzi, previsti uno o più fori (27) passanti e paralleli all'asse deila pompa, utili per mettere in libera comunicazione con l’esterno le camere interne di detto o detti mozzi,
7. 7. Pompa o compressore secondo le rivendicazioni precedenti, in cui lo statore ( Γ) che sostiene di motorizzazione (9) della stessa pompa, è dotato di pezzo o di riporto di almeno una estensione laterale (60] ’} alla quale poter fissare lo statore del detto motore (36) ed almeno un rullino folle e registrabile ( 135) utile al tensionamento della detta relativa cinghia (35),
8. 8. Pompa o compressore secondo le rivendicazioni precedenti, in cui sull’albero del motore f 36 ) è calettata una ventola o girante (38) racchiusa in ima incarteratura (39) fissa ad appendici della detta estensione statorica (60 Γ) della pompa e che in corrispondenza della detta girante (38) porta delle aperture (40) con eventuale filtro, attraverso le quali la stessa girante aspira aria dall’estero e la forza nella stessa incalteratura (39) che è predisposta per distribuire laria di raffreddamento sulle alette esterne (701 ’, 701 ) dei gusci statorici ( 1 1 ) della pompa, su uno dei quali ( 1 ) è montata una scatola (41 ) che col proprio fondo ( 141 ) raccoglie l’aria dalla detta incarteratura (39) e la porta un percorso sinuoso, per laminre a breve distanza le alette esterne del detto mozzo (401) e per poi scaricare il flusso d’aria sulle alette esterne dello statore del motore (36).
9. 9. Pompa o compressore secondo le rivendicazioni precedenti, in cui nella detta scatola (41 ) possono essere previsti i mezzi con Filtro per il collegamento circuitale alla bocca di aspirazione (A) della pompa ed i mezzi con valvola unidirezionale per il collegamento alla bocca (B) dì scarico della pompa stessa.
10. 10. Pompa o compressore secondo le rivendicazioni precedenti, caraterizzata dal comprendere dei piedi (801 ) per poter fissare il gruppo motore e pompa ad una qualsiasi superficie di supporto, essendo tali piedi solidali alla detta parete (601) ed alle superfici esterne dei gusci statorici (Γ, 1 ) della stessa pompa. 1 1 Pompa o compressore a spirali orbitanti, di tipo Scroll, realizzata più in particolare, in tutto o sostanzialmente, come descritto, come illustrato nelle figure delle due tavole allegate di disegno e per gli scopi sopra esposti.