ITBO20130373A1 - Stadio di pompa centrifuga - Google Patents

Description

Descrizione

STADIO DI POMPA CENTRIFUGA

Campo tecnico

La presente invenzione ha per oggetto uno stadio di pompa centrifuga con girante flottante, destinato in particolare all’impiego in pompe centrifughe a stadi multipli.

Arte nota

È noto attualmente l’impiego di pompe centrifughe a stadi multipli per trasferire un liquido da un invaso a un utilizzo posto a una prevalenza maggiore. Tali pompe centrifughe prevedono generalmente una camicia esterna tubolare dotata di una pluralità di aperture radiali per l’ingresso del liquido, denominate usualmente aperture di aspirazione, e di un’apertura di uscita del liquido, denominata apertura di mandata. All’interno della camicia tubolare sono alloggiati gli organi operativi della pompa, costituiti essenzialmente da un gruppo di pompaggio e da un gruppo motore, generalmente di tipo elettrico; il gruppo di pompaggio à ̈ atto a operare il trasferimento del liquido dalle aperture di aspirazione all’apertura di mandata.

Il gruppo di pompaggio à ̈ costituito da una pluralità di stadi, disposti in serie lungo l’asse longitudinale dell’albero motore del gruppo motore, così da aumentare la prevalenza a parità di portata in ingresso alla pompa. Ciascuno di tali stadi della pompa centrifuga comprende un organo rotante o girante, atto a essere azionato in rotazione dall’albero motore, che si estende coassialmente alla camicia tubolare della pompa, e da un organo stazionario o diffusore atto a convogliare il liquido da uno stadio all’altro, fino all’apertura di mandata. Più precisamente, il gruppo diffusore à ̈ normalmente esteso in corrispondenza di una prima faccia della girante ed à ̈ chiuso da un coperchio di aspirazione avente in sostanza la forma di un disco esteso in corrispondenza di una seconda faccia della girante.

Il brevetto US 7,290,984 illustra ad esempio una pompa centrifuga a stadi multipli di questo tipo. In tale pompa centrifuga, il mozzo della girante à ̈ dotato di mezzi di tenuta, in corrispondenza dei quali la girante à ̈ supportata girevole, in uso, dal gruppo diffusore.

Un problema lamentato nell'uso delle pompe centrifughe del tipo citato à ̈ determinato dall'usura progressiva delle parti mobili a reciproco contatto, in corrispondenza delle quali si realizza la tenuta. In particolare, la girante à ̈ usualmente sostenuta in appoggio strisciante, per una sua porzione anulare, sul disco ad essa affacciato. La spinta assiale che agisce sulla girante grava per intero sul disco e, per effetto del rasamento che si produce durante il funzionamento, provoca una usura progressiva delle parti. Ciò ovviamente limita la vita della pompa centrifuga, specialmente in presenza di particelle di sabbia nel liquido pompato.

Il brevetto US 3,265,001 descrive una pompa centrifuga multistadio in cui la girante di ciascuno stadio à ̈ supportata flottante in corrispondenza del relativo gruppo diffusore. Il mozzo della girante à ̈ infatti montato scorrevole assialmente sull’albero motore dal quale à ̈ portata in rotazione; la corsa della girante flottante à ̈ limitata da appositi mezzi di fermo, ad esempio di forma anulare, montati sull’albero motore. La girante à ̈ supportata in contatto strisciante, lungo una porzione anulare, in corrispondenza del citato coperchio del gruppo diffusore, in modo da realizzare una zona di tenuta fra la parte rotante e quella statica dello stadio. Più in particolare, la girante à ̈ supportata per mezzo di un cuscinetto di spinta, collocato al di sotto del mozzo della stessa girante, in appoggio su un inserto del diffusore sottostante.

Tale soluzione consente di ridurre l’usura e l’abrasione degli organi operativi, in particolare nel caso in cui sabbia o altre particelle abrasive siano presenti nel liquido da pompare. Il montaggio flottante della girante consente infatti di impedire che particelle abrasive si arrestino in corrispondenza delle zone di tenuta a contatto strisciante, evitando in tal modo che tali particelle abrasive accrescano i fenomeni d’usura.

D’altra parte la presenza di zone di tenuta fra la parte rotante e quella statica di ciascuno stadio della pompa centrifuga deve essere garantita, al fine di limitare per quanto à ̈ possibile i fenomeni di trafilamento del liquido che determinano una riduzione delle prestazioni della pompa.

In definitiva le soluzioni note nel settore specificato non soddisfano pienamente le esigenze degli utilizzatori in termini di prestazioni e di durata nel tempo.

Presentazione dell’invenzione

Il compito della presente invenzione à ̈ quello di risolvere i problemi citati, escogitando uno stadio di pompa centrifuga con girante flottante in grado di assicurare elevati livelli di prestazioni e di durata nel tempo.

Nell'ambito di tale compito, Ã ̈ ulteriore scopo della presente invenzione quello di fornire uno stadio di pompa centrifuga che presenti ridotti livelli di usura fra le parti rotanti e le parti statiche a contatto nelle zone di tenuta idraulica.

Un altro scopo dell’invenzione à ̈ quello di fornire uno stadio di pompa centrifuga che consenta di minimizzare i fenomeni di trafilamento di liquido nelle suddette zone di tenuta.

Un altro scopo ancora dell’invenzione à ̈ quello di fornire uno stadio di pompa centrifuga di semplice concezione costruttiva e funzionale, dotato di funzionamento sicuramente affidabile, di impiego versatile, nonché di costo relativamente economico.

Gli scopi citati vengono raggiunti, secondo la presente invenzione, dallo stadio di pompa centrifuga a girante flottante secondo la rivendicazione 1.

Secondo la presente invenzione, lo stadio di pompa centrifuga comprende un gruppo girante che à ̈ dotato di un mozzo assiale atto ad essere montato su un albero della pompa centrifuga ed à ̈ flottante in uso all’interno di un gruppo diffusore fra una prima posizione in cui detto mozzo assiale à ̈ a riscontro di un primo anello di fermo associato a detto albero della pompa centrifuga, in maniera da risultare girevole con detto albero, e una seconda posizione in cui detto mozzo assiale à ̈ a riscontro di un secondo anello di fermo, associato similmente a detto albero, in maniera da risultare girevole con detto albero.

Preferibilmente il gruppo girante à ̈ realizzato di un materiale plastico dotato di elevata rigidità e resistenza all'abrasione.

Gli anelli di fermo sono disposti rispettivamente, in uso, in corrispondenza di un relativo gruppo girante di uno stadio di pompa, in modo da risultare affacciati perifericamente almeno per una parte a una superficie interna del detto mozzo assiale.

Gli anelli di fermo presentano una prima e una seconda faccia trasversali all’asse del detto albero della pompa centrifuga che sono affacciate, in uso, a rispettive superfici trasversali del mozzo assiale del detto gruppo girante e del gruppo girante di uno stadio di pompa adiacente, per fungere da riscontro a dette superfici trasversali rispettivamente nelle dette prima posizione e seconda posizione del detto gruppo girante flottante.

Il gruppo girante presenta, in corrispondenza di detta seconda faccia, almeno una corona anulare, coassiale all’asse del detto gruppo girante e atta a definire l’imboccatura di aspirazione del liquido all’interno dello stesso gruppo girante, detta corona anulare del gruppo girante avendo il margine esterno affacciato a una zona statica dello stadio di pompa, in modo da realizzare una zona di tenuta in corrispondenza della detta imboccatura di aspirazione dello stesso gruppo girante.

Opportunamente detto margine esterno della corona anulare del gruppo girante ha profilo smussato, in maniera da ridurre l’ampiezza della superficie frontale affacciata a detta zona statica dello stadio di pompa.

Preferibilmente detta zona statica dello stadio di pompa affacciata a detta corona anulare del gruppo girante comprende un bordo di un'apertura circolare del detto coperchio di aspirazione.

Alternativamente, detta imboccatura di aspirazione del liquido all’interno del gruppo girante à ̈ definita da una prima corona anulare interna e una seconda corona anulare esterna, coassiali all’asse dello stesso gruppo girante, aventi i margini esterni affacciati a corrispondenti zone statiche dello stadio di pompa, in modo da realizzare rispettive zone di tenuta.

Preferibilmente dette corone anulari, interna ed esterna, del gruppo girante hanno i detti margini esterni giacenti su un medesimo piano trasversale all’asse del gruppo girante.

Secondo una prima forma di realizzazione, gli anelli di fermo sono montati in corrispondenza di una rispettiva sede anulare praticata sull’albero della pompa centrifuga, in corrispondenza del gruppo girante dello stadio di pompa, in maniera da risultare sporgenti per una loro parte esterna rispetto allo stesso albero.

Preferibilmente detti anelli di fermo sono realizzati rispettivamente da una coppia di elementi semianulari, uniti a un’estremità da una porzione di giunzione atta a fungere da cerniera elastica per l’inserimento nella detta sede anulare e conformanti all’estremità opposta rispettive porzioni terminali atte ad agganciarsi l’una all’altra.

Preferibilmente detti anelli di fermo sono disposti, in uso, in corrispondenza rispettivamente di un vano definito da uno spallamento interno al mozzo assiale del gruppo girante di ciascuno stadio di pompa e aperto dal lato di detta seconda faccia dello stesso gruppo girante.

Preferibilmente detti anelli di fermo presentano una faccia trasversale all’asse del detto mozzo assiale che à ̈ affacciata al detto spallamento interno allo stesso mozzo.

Secondo una diversa forma di realizzazione, gli anelli di fermo sono realizzati rispettivamente da una boccola atta ad essere inserita assialmente sul detto albero della pompa centrifuga, sulla quale boccola à ̈ montato coassiale detto mozzo assiale del gruppo girante.

Preferibilmente detta boccola conforma a un’estremità un collare esteso verso l’esterno che definisce una prima e una seconda faccia trasversali all’asse del detto albero.

Preferibilmente detta boccola ha estensione assiale pari a quella dello stadio di pompa a cui à ̈ associata, in maniera tale da risultare complanare alle opposte estremità con le superfici esterne del detto gruppo diffusore e del detto coperchio di aspirazione.

Preferibilmente il mozzo assiale del gruppo girante à ̈ passante almeno parzialmente con una sua porzione attraverso un’apertura centrale del gruppo diffusore, per andare a riscontro di un detto anello di fermo in corrispondenza di detta seconda posizione del detto gruppo girante.

Opportunamente sulla superficie interna della detta apertura centrale del gruppo diffusore à ̈ montata una boccola di materiale metallico.

Vantaggiosamente, in una fase iniziale o di rodaggio, fra una superficie trasversale del detto mozzo assiale del gruppo girante e una faccia trasversale ad esso affacciata di un detto anello di fermo à ̈ definito un meato.

Secondo un altro aspetto dell’invenzione, lo stadio di pompa centrifuga prevede nell’uso una fase iniziale o di rodaggio in cui detto gruppo girante à ̈ disposto in appoggio su detto coperchio di aspirazione, laddove almeno una corona anulare definente l’imboccatura di aspirazione del liquido all’interno dello stesso gruppo girante ha una superficie di tenuta in contatto strisciante con una zona statica dello stadio di pompa.

Opportunamente, nella detta fase iniziale o di rodaggio, fra una superficie trasversale del detto mozzo assiale e una faccia trasversale ad esso affacciata di un detto anello di fermo à ̈ definito un meato, l’ampiezza di detto meato subendo una progressiva riduzione per effetto dell’usura della detta superficie di tenuta della detta corona anulare fino ad annullarsi in una condizione di normale funzionamento o di regime, in cui detto gruppo girante à ̈ in appoggio sul detto anello di fermo.

In tale condizione di regime, il gruppo girante in appoggio sull’anello di fermo non può avvicinarsi ulteriormente alla zona statica dello stadio di pompa e le zone di tenuta rotanti sono distanziate da tale zona statica da giochi minimi, tali da impedire fenomeni di strisciamento.

È da osservare che l’anello di fermo à ̈ portato in rotazione dall’albero motore unitamente al gruppo girante, per cui non si verificano fenomeni di strisciamento fra le superfici a contatto del mozzo assiale e dello stesso anello di fermo.

Pertanto, a seguito di una breve fase iniziale di rodaggio della pompa centrifuga, vengono del tutto eliminati gli attriti di strisciamento fra il gruppo girante in rotazione e le parti statiche dello stadio di pompa, in particolare in corrispondenza delle zone di tenuta.

Una prerogativa dello stadio di pompa secondo la presente invenzione à ̈ costituita dal fatto che il gruppo girante à ̈ flottante, all’interno del gruppo diffusore, fra una prima posizione e una seconda posizione in cui il mozzo assiale à ̈ a riscontro di rispettivi anelli di fermo associati rigidamente all’albero motore della pompa centrifuga, in maniera da risultare girevoli con lo stesso albero. Si evita in tal modo il contatto fra le superfici rotanti del gruppo girante con le superfici fisse del gruppo diffusore.

Lo stadio di pompa secondo la presente invenzione consente inoltre di ottimizzare riducendo al minimo i giochi fra il gruppo girante e le parti statiche, in corrispondenza delle zone di tenuta.

Breve descrizione dei disegni

I particolari dell’invenzione risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione dettagliata di una forma di esecuzione preferita dello stadio di pompa centrifuga secondo l’invenzione, illustrato a titolo indicativo negli uniti disegni, in cui: la figura 1 mostra una vista in sezione assiale di una pluralità di stadi montati in serie sull’albero motore della pompa centrifuga;

la figura 2 mostra una vista in prospettiva di un particolare dello stadio di pompa centrifuga in oggetto;

le figure 3 e 4 mostrano una zona ingrandita dello stadio di pompa centrifuga in oggetto, rispettivamente in una fase di avvio e a regime;

la figura 5 mostra una vista in sezione assiale parziale di una diversa forma di realizzazione dello stadio di pompa centrifuga secondo l’invenzione.

Forme di realizzazione dell’invenzione

Con particolare riferimento a tali figure, si à ̈ indicato nell’insieme con 1 lo stadio di pompa centrifuga con girante flottante secondo l’invenzione. Lo stadio di pompa 1 comprende un gruppo girante 10 presentante un mozzo assiale 11 che à ̈ destinato ad essere associato all'albero motore 2 della pompa centrifuga. L’albero motore 2 à ̈ atto ad essere portato in rotazione da un organo motore della pompa, di per sé noto e pertanto non rappresentato in disegno.

Il gruppo girante 10 à ̈ montato flottante all'interno di un corrispondente gruppo diffusore 20, al quale à ̈ reso solidale un coperchio 30 di aspirazione. Il gruppo diffusore 20 si estende in corrispondenza di una prima faccia del gruppo girante 10; il coperchio 30 si estende in corrispondenza di una contrapposta seconda faccia del gruppo girante 10. In posizione di lavoro verticale, la prima faccia del gruppo girante 10 à ̈ disposta superiormente, sostanzialmente orizzontale, mentre la seconda faccia à ̈ disposta inferiormente. È tuttavia possibile prevedere l’impiego dello stadio di pompa in oggetto anche in pompe centrifughe ad asse orizzontale.

Più in particolare, il gruppo girante 10 à ̈ costituito da una parte superiore 12 che si estende trasversalmente dal mozzo assiale 11 e una parte inferiore 13 avente sostanzialmente la forma di un anello discoidale. La parte superiore 12 definisce la suddetta prima faccia del gruppo girante 10; la parte inferiore 13 definisce la suddetta seconda faccia del gruppo girante 10. La parte superiore 12 del gruppo girante 10 conforma, in posizioni angolarmente distribuite, una serie di pareti 14 che si estendono in forma di spirale dalla zona centrale verso la zona periferica del gruppo girante 10. Le pareti 14 realizzano, in cooperazione con la parte inferiore 13 del gruppo girante 10, rispettivi canali di flusso 15 per il liquido da pompare.

Le parti 12, 13 del gruppo girante 10 sono realizzate preferibilmente di un materiale plastico dotato di elevata rigidità e resistenza all'abrasione. Alternativamente à ̈ possibile prevedere che tali parti 12, 13 del gruppo girante 10 siano realizzate di acciaio stampato o microfuso; in questo caso le superfici del gruppo girante 10 a contatto con le superfici statiche sono opportunamente realizzate mediante anelli riportati di materiali a basso coefficiente di attrito, come precisato nel seguito.

Il gruppo diffusore 20 presenta un corpo cilindrico 21 esterno, realizzato preferibilmente di materiale plastico rigido. Dalla sommità del corpo cilindrico 21 si estende verso l'interno un piatto sagomato 22 presentante centralmente un cannotto 23, coassiale in posizione di montaggio all’albero motore 2; attraverso il cannotto 23 à ̈ passante la porzione superiore del mozzo 11. Sulla superficie interna del cannotto 23 à ̈ montata una boccola 3 preferibilmente di materiale metallico, ad esempio acciaio inossidabile. Superiormente al piatto 22 sono sagomate, in posizioni angolarmente distribuite, una serie di alette 24 che si estendono in forma di spirale dalla zona centrale verso la zona periferica del gruppo diffusore 20. Le alette 24 realizzano rispettivi canali di flusso 25 per il liquido da pompare.

Il coperchio 30 di aspirazione à ̈ conformato da un disco 31 presentante centralmente un'apertura circolare 32; il disco 31 à ̈ realizzato preferibilmente di materiale metallico, ad esempio acciaio inossidabile. In corrispondenza dell'apertura 32, il disco 31 presenta una svasatura atta a definire un bordo 33 rialzato rispetto al piano dello stesso disco 31. Il disco 31 presenta esternamente un bordo ripiegato 34 che impegna perifericamente un corrispondente spallamento praticato lungo il margine inferiore del corpo cilindrico 21 del gruppo diffusore 20.

Nella porzione inferiore il mozzo 11 del gruppo girante 10 si prolunga in una prima corona anulare 16 coassiale all’asse del gruppo girante 10 e avente diametro interno opportunamente maggiore del diametro interno dello stesso mozzo 11, in maniera da definire uno spallamento 17 su un piano trasversale all’asse. A sua volta, la parte inferiore 13 della girante conforma, in corrispondenza del margine interno del proprio profilo anulare, una seconda corona anulare 18 coassiale all’asse del gruppo girante 10 ed estesa dal medesimo lato della prima corona anulare 16 del mozzo 11 del gruppo girante 10; in pratica la seconda corona anulare 18 à ̈ concentrica esternamente alla prima corona anulare 16 del mozzo 11. Le corone anulari 16, 18 definiscono l’imboccatura di aspirazione del liquido all’interno del gruppo girante 10, in comunicazione con i suddetti canali di flusso 15 del liquido da pompare.

È da osservare che le corone anulari 16, 18, interna ed esterna, hanno i margini inferiori giacenti su un medesimo piano trasversale all’asse del gruppo girante e affacciati in uso rispettivamente a un bordo 3a ripiegato verso l’esterno della boccola 3 e al bordo 33 rialzato del coperchio 30. Opportunamente tali margini inferiori delle corone anulari 16, 18 hanno profilo smussato, in maniera da ridurre l’ampiezza della superficie frontale affacciata rispettivamente al bordo 3a ripiegato della boccola 3 e al bordo 33 rialzato del coperchio 30. Come meglio specificato nel seguito, tale superficie frontale à ̈ in contatto strisciante, in una fase iniziale o di avvio della pompa centrifuga, con i citati bordi 3a, 33 costituenti una zona statica dello stadio di pompa.

Il gruppo girante 10 à ̈ flottante in uso all’interno del gruppo diffusore 20 fra una prima posizione in cui il mozzo assiale 11 à ̈ a riscontro di un primo anello di fermo 4 associato all’albero 2 della pompa centrifuga, in maniera da risultare girevole con lo stesso albero 2, e una seconda posizione in cui detto mozzo assiale 11 à ̈ a riscontro di un secondo anello di fermo 4 similmente associato all’albero 2 in una posizione opportunamente distanziata.

Gli anelli di fermo 4 sono montati in corrispondenza di una rispettiva sede 5 praticata sull’albero 2 della pompa centrifuga; opportunamente tale sede 5 à ̈ realizzata da una gola anulare dell’albero 2. Più in particolare, come visibile in fig. 2, gli anelli di fermo 4 sono preferibilmente realizzati da una coppia di elementi semianulari 40, a sezione sostanzialmente rettangolare, uniti a una estremità da una porzione di giunzione 41 di spessore ristretto, atta a fungere da cerniera elastica; all’estremità opposta gli elementi semianulari 40 conformano rispettive porzioni terminali 42, 43 tra loro complementari, atte ad agganciarsi l’una all’altra. Ovviamente gli anelli di fermo 4 vengono montati nelle rispettive sedi 5 con gli elementi semianulari 40 aperti; il successivi aggancio elastico delle porzioni terminali 42, 43 determina il bloccaggio degli anelli di fermo 4 nelle sedi 5.

Nella posizione di montaggio nelle rispettive sedi 5, gli anelli di fermo 4 risultano sporgenti per una loro parte esterna rispetto all’albero 2. Tale porzione sporgente degli anelli di fermo 4 à ̈ alloggiata sostanzialmente, come meglio precisato nel seguito, in corrispondenza del vano definito dalla corona anulare 16 del mozzo 11, con una faccia trasversale all’asse della pompa affacciata allo spallamento 17 interno allo stesso mozzo 11.

Il funzionamento dello stadio di pompa centrifuga à ̈ descritto nel seguito.

In una fase iniziale di avvio o di rodaggio della pompa centrifuga, le corone anulari 16, 18 che definiscono l’imboccatura di aspirazione del liquido all’interno del gruppo girante 10 sono rispettivamente in appoggio sui bordi 3a, 33 della boccola 3 e del coperchio 30 costituenti una zona statica dello stadio di pompa. In tale condizione l’anello di fermo 4 disposto in corrispondenza dello stesso gruppo girante 10, sporgente all’interno del vano definito dalla corona anulare 16 del mozzo 11, risulta opportunamente distanziato dallo spallamento 17 interno al mozzo 11 (si veda fig. 3). In particolare fra lo spallamento 17 e la faccia trasversale ad esso affacciata dell’anello di fermo 4 viene definito in tale fase un meato di limitata ampiezza, per chiarezza indicato con il riferimento numerico 6. È da osservare che la contrapposta faccia trasversale del medesimo anello di fermo 4 à ̈ affacciata, opportunamente distanziata, alla sommità del mozzo 11 del gruppo girante 10 dello stadio adiacente, nel caso illustrato disposto inferiormente.

Pertanto, all’azionamento della pompa centrifuga, in tale fase iniziale di avvio le corone anulari 16, 18, interna ed esterna, del gruppo girante 10 hanno i margini inferiori a contatto rispettivamente del bordo 3a ripiegato della boccola 3 e del bordo 33 rialzato del coperchio 30, in modo da realizzare le zone di tenuta in corrispondenza dell’imboccatura di aspirazione dello stesso gruppo girante 10. Nelle citate zone di tenuta il contatto strisciante fra le corone anulari 16, 18 del gruppo girante 10 e la contrapposta zona statica dello stadio di pompa determina, per attrito, una progressiva usura delle stesse corone anulari 16, 18, realizzate di materiale plastico e a contatto con superfici di acciaio. I margini inferiori a profilo smussato delle corone anulari 16, 18 rendono più rapido il processo di usura.

È da osservare che l’usura progressiva delle superfici di tenuta delle corone anulari 16, 18 del gruppo girante 10 produce una corrispondente progressiva riduzione dell’ampiezza del meato 6 fra il mozzo 11 e l’anello di fermo 4; quando lo spallamento 17 del mozzo 11 si porta a contatto dell’anello di fermo 4, in una condizione di normale funzionamento ovvero a regime, si arresta l’usura fra le zone di tenuta a contatto (si veda fig.4). Il gruppo girante 10 à ̈ infatti in appoggio sull’anello di fermo 4 e non può di conseguenza avvicinarsi ulteriormente alla zona statica dello stadio di pompa; le zone di tenuta rotanti sono pertanto distanziate da tale zona statica da giochi minimi, tali da impedire fenomeni di strisciamento.

È ulteriormente da osservare che l’anello di fermo 4 à ̈ portato in rotazione dall’albero motore 2 unitamente al gruppo girante 10, per cui non si verificano fenomeni di strisciamento fra le superfici a contatto del mozzo 11 e dello stesso anello di fermo 4.

Il gruppo girante 10 à ̈ flottante all’interno del gruppo diffusore 20 fra una prima posizione, di normale funzionamento, in cui il mozzo assiale 11 à ̈ a riscontro dell’anello di fermo 4 associato all’albero 2 della pompa centrifuga, in corrispondenza dello stesso gruppo girante 10, e una seconda posizione in cui la sommità del suddetto mozzo assiale 11 va a riscontro di un secondo anello di fermo 4 similmente associato all’albero 2 in corrispondenza dello stadio di pompa sovrastante. Ciò consente di evitare il contatto fra la superficie superiore del gruppo girante 10 e la contrapposta superficie statica del gruppo diffusore 20, nel caso in cui le condizioni di funzionamento determinino uno spostamento verso l’alto del gruppo girante 10 stesso.

Nella figura 5 à ̈ illustrata una diversa forma di realizzazione dello stadio di pompa centrifuga secondo l’invenzione, in cui non à ̈ richiesta la predisposizione sull’albero motore di sedi di alloggiamento per gli anelli di fermo. Ciò consente di non indebolire l’albero e di facilitare il montaggio in serie degli stadi di pompa, in particolare nel caso in cui tali stadi di pompa siano in numero relativamente elevato, ad esempio più di sei o sette.

In questo caso gli anelli di fermo, per semplicità indicati ancora con 4, sono costituiti da una boccola 44 che si inserisce assialmente sull’albero 2; l’albero 2 ha ad esempio profilo esagonale in maniera da realizzare con la superficie interna della boccola 44 un accoppiamento prismatico. Sulla boccola 44 à ̈ montato coassiale, e girevole con essa, il mozzo assiale 11 del gruppo girante 10. A un’estremità la boccola 44 conforma un collare 45 esteso verso l’esterno che à ̈ disposto, in uso, in corrispondenza del cannotto 23 del gruppo diffusore 20. Il collare 45 definisce verso l’esterno dello stadio di pompa una faccia 46 trasversale all’asse della pompa stessa e verso l’interno uno spallamento 47 parimenti sviluppato su un piano trasversale all’asse.

La boccola 44 ha estensione assiale pari a quella dello stadio di pompa a cui à ̈ associata, in maniera tale da risultare complanare alle opposte estremità con le superfici esterne del cannotto 23 del gruppo diffusore 20 e del disco 31 del coperchio 30 di aspirazione. In pratica il mozzo assiale 11 del gruppo girante 10 si estende assialmente, dal lato rivolto al coperchio 30 di aspirazione, attraverso l’apertura 32 del disco 31, così da presentare la superficie di estremità affacciata al collare 45 dell’anello di fermo 4 dello stadio di pompa sottostante.

Gli anelli di fermo 4 sono montati in sequenza sull'albero 2 della pompa, l’uno a contatto dell’altro, e sono bloccati assialmente alla sommità da una rondella 7 serrata mediante un dado 8 avvitato in testa allo stesso albero 2. È da osservare che per semplicità si à ̈ illustrata in disegno una pompa con due stadi ma, come si à ̈ detto, questa soluzione à ̈ vantaggiosa anche nel caso di pompe centrifughe che prevedano un numero relativamente elevato di stadi.

Il funzionamento dello stadio di pompa riproduce in buona sostanza quello descritto in precedenza per la prima forma realizzativa dell’invenzione.

In una fase iniziale di avvio o di rodaggio della pompa centrifuga, la corona anulare 18 che definisce l’imboccatura di aspirazione del liquido all’interno del gruppo girante 10 à ̈ in appoggio sul bordo 33 interno del coperchio 30 costituente una zona statica dello stadio di pompa. In tale condizione fra la superficie di estremità del mozzo assiale 11, sporgente attraverso l'apertura 32 del coperchio di aspirazione 30 e la faccia trasversale 46 ad esso affacciata del collare 45 dell’anello di fermo 4 associato allo stadio di pompa adiacente, nel caso illustrato disposto inferiormente, viene definito un meato 9 di limitata ampiezza, ad esempio pari a circa 0,3 mm.

È da osservare che l’opposta estremità del mozzo assiale 11 rivolta dal lato del gruppo girante 10 à ̈ opportunamente distanziata dallo spallamento 47 definito dal collare 45 dell’anello di fermo 4 associato allo stadio di pompa. Tale distanza definisce l’ampiezza della corsa concessa al gruppo girante 10 flottante all’interno dello stadio di pompa.

Pertanto, all’azionamento della pompa centrifuga, in tale fase iniziale di avvio, la corona anulare 18 del gruppo girante 10 ha il margine inferiore a contatto del bordo 33 rialzato del coperchio 30, in modo da realizzare la zona di tenuta in corrispondenza dell’imboccatura di aspirazione dello stesso gruppo girante 10. In tale zona di tenuta il contatto strisciante fra la corona anulare 18 del gruppo girante 10 e la contrapposta zona statica dello stadio di pompa determina, per attrito, una progressiva usura della stessa corona anulare 18, realizzata di materiale plastico e a contatto con una superficie di acciaio.

L’usura progressiva della superficie di tenuta della corona anulare 18 del gruppo girante 10 produce una corrispondente progressiva riduzione dell’ampiezza del meato 9 fra il mozzo assiale 11 e l’anello di fermo 4 dello stadio di pompa adiacente; quando l’estremità del mozzo 11 si porta a contatto della faccia superiore 46 del collare 45 del suddetto anello di fermo 4, in una condizione di normale funzionamento ovvero a regime, si arresta l’usura nella zona di tenuta. Il gruppo girante 10 à ̈ infatti in appoggio tramite il mozzo assiale 11 sull’anello di fermo 4 dello stadio di pompa adiacente e non può di conseguenza avvicinarsi ulteriormente alla zona statica; la zona di tenuta rotante à ̈ pertanto distanziata da tale zona statica da giochi minimi, tali da impedire fenomeni di strisciamento. Anche in questo caso l’anello di fermo 4 à ̈ portato in rotazione dall’albero motore 2 unitamente al gruppo girante 10, per cui non si verificano fenomeni di strisciamento fra le superfici a contatto del mozzo 11 e dello stesso anello di fermo 4. Il gruppo girante 10 à ̈ flottante all’interno del gruppo diffusore 20 fra una prima posizione, di normale funzionamento, in cui il mozzo assiale 11 à ̈ a riscontro dell’anello di fermo 4 associato allo stadio di pompa adiacente, e una seconda posizione in cui la sommità del suddetto mozzo assiale 11 va a riscontro del collare 45 dell’anello di fermo 4 similmente associato allo stadio di pompa dello stesso gruppo girante 10. Ciò consente di evitare il contatto fra la superficie superiore del gruppo girante 10 e la contrapposta superficie statica del gruppo diffusore 20, nel caso in cui le condizioni di funzionamento determinino uno spostamento verso l’alto del gruppo girante 10 stesso.

Lo stadio di pompa centrifuga secondo la presente invenzione raggiunge pertanto lo scopo di assicurare elevati livelli di prestazioni e di durata nel tempo. Infatti, a seguito di una breve fase iniziale di rodaggio della pompa centrifuga, vengono del tutto eliminati gli attriti di strisciamento fra il gruppo girante in rotazione e le parti statiche dello stadio di pompa, in particolare in corrispondenza delle zone di tenuta. Vengono di conseguenza eliminati i fenomeni di usura normalmente lamentati a carico della girante, prolungando la vita della pompa e preservandone il corretto funzionamento.

Allo stesso tempo, la soluzione proposta consente di ottimizzare riducendo al minimo i giochi fra il gruppo girante e le parti statiche dello stadio di pompa, in corrispondenza delle zone di tenuta. In questo modo vengono eliminate quasi completamente le perdite idrauliche per trafilamento nelle zone di tenuta, con evidente miglioramento sia del rendimento che delle prestazioni di portata e prevalenza della pompa centrifuga. L’assenza di fenomeni di attrito comporta inoltre una sensibile riduzione degli assorbimenti di energia.

Una prerogativa dello stadio di pompa descritta à ̈ costituita dal fatto che il gruppo girante à ̈ flottante, all’interno del gruppo diffusore, fra una prima posizione e una seconda posizione in cui il mozzo assiale à ̈ a riscontro di rispettivi anelli di fermo associati rigidamente all’albero motore della pompa centrifuga, in maniera da risultare girevoli con lo stesso albero. Ciò consente di evitare il contatto fra le superfici rotanti del gruppo girante con le superfici fisse del gruppo diffusore, evitando possibili danni sia della girante che del diffusore.

Lo stadio di pompa descritto a titolo esemplificativo à ̈ suscettibile di numerose modifiche e varianti a seconda delle diverse esigenze. È possibile ad esempio prevedere che la soluzione descritta sia utilizzata anche in una pompa centrifuga monostadio.

Nella pratica attuazione dell’invenzione, i materiali impiegati, nonché 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. Rivendicazioni 1) Stadio di pompa centrifuga, comprendente un gruppo girante (10) dotato di un mozzo assiale (11) atto ad essere montato su un albero (2) della pompa centrifuga ad esso coassiale; un gruppo diffusore (20) esteso in corrispondenza di una prima faccia del detto gruppo girante (10); un coperchio di aspirazione (30) associato al detto gruppo diffusore (20) ed esteso in corrispondenza di una seconda faccia del detto gruppo girante (10), caratterizzato dal fatto che detto gruppo girante (10) à ̈ flottante in uso all’interno di detto gruppo diffusore (20) fra una prima posizione in cui detto mozzo assiale (11) à ̈ a riscontro di un primo anello di fermo (4) associato a detto albero (2) della pompa centrifuga, in maniera da risultare girevole con detto albero (2), e una seconda posizione in cui detto mozzo assiale (11) à ̈ a riscontro di un secondo anello di fermo (4) associato similmente a detto albero (2), in maniera da risultare girevole con detto albero (2).
2. 2) Stadio di pompa centrifuga secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti anelli di fermo (4) sono disposti rispettivamente, in uso, in corrispondenza di un relativo gruppo girante (10) in modo da risultare affacciati perifericamente almeno per una parte a una superficie interna del detto mozzo assiale (11).
3. 3) Stadio di pompa centrifuga secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che detti anelli di fermo (4) presentano una prima e una seconda faccia trasversali all’asse del detto albero (2) della pompa centrifuga che sono affacciate, in uso, a rispettive superfici trasversali del mozzo assiale (11) del detto gruppo girante (10) e del gruppo girante (10) di uno stadio di pompa adiacente, per fungere da riscontro a dette superfici trasversali rispettivamente nelle dette prima posizione e seconda posizione del detto gruppo girante (10) flottante.
4. 4) Stadio di pompa centrifuga secondo la rivendicazione 1 o 3, caratterizzato dal fatto che detto gruppo girante (10) presenta, in corrispondenza di detta seconda faccia, almeno una corona anulare (18), coassiale all’asse del detto gruppo girante (10) e atta a definire l’imboccatura di aspirazione del liquido all’interno dello stesso gruppo girante (10), detta corona anulare (18) del gruppo girante (10) avendo il margine esterno affacciato a una zona statica (33) dello stadio di pompa, in modo da realizzare una zona di tenuta in corrispondenza della detta imboccatura di aspirazione dello stesso gruppo girante (10).
5. 5) Stadio di pompa centrifuga secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti anelli di fermo (4) sono montati rispettivamente in corrispondenza di una sede (5) anulare praticata sul detto albero (2) della pompa centrifuga, in maniera da risultare sporgenti per una loro parte esterna rispetto allo stesso albero (2).
6. 6) Stadio di pompa centrifuga secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che detti anelli di fermo (4) sono realizzati rispettivamente da una coppia di elementi semianulari (40), uniti a una estremità da una porzione di giunzione (41) atta a fungere da cerniera elastica per l’inserimento nella detta sede (5) anulare e conformanti all’estremità opposta rispettive porzioni terminali (42, 43) atte ad agganciarsi l’una all’altra.
7. 7) Stadio di pompa centrifuga secondo la rivendicazione 1 o 4, caratterizzato dal fatto che detti anelli di fermo (4) sono realizzati rispettivamente da una boccola (44) atta ad essere inserita assialmente sul detto albero (2) della pompa centrifuga, sulla quale boccola (44) à ̈ montato coassiale detto mozzo assiale (11) del gruppo girante (10), e conformante a un’estremità un collare (45) esteso verso l’esterno che definisce una prima e una seconda faccia (46, 47) trasversali all’asse del detto albero (2).
8. 8) Stadio di pompa centrifuga secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che detta boccola (44) ha estensione assiale pari a quella dello stadio di pompa a cui à ̈ associata, in maniera tale da risultare complanare alle opposte estremità con le superfici esterne del detto gruppo diffusore (20) e del detto coperchio (30) di aspirazione.
9. 9) Stadio di pompa centrifuga secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che, in una fase iniziale o di rodaggio, fra una superficie trasversale (17, 47) del detto mozzo assiale (11) del gruppo girante (10) e una faccia trasversale ad esso affacciata di un detto anello di fermo (4) Ã ̈ definito un meato (6, 9).
10. 10) Uso di uno stadio di pompa centrifuga secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che prevede una fase iniziale o di rodaggio in cui detto gruppo girante (10) à ̈ disposto in appoggio su detto coperchio di aspirazione (30), laddove detta corona anulare (18) definente l’imboccatura di aspirazione del liquido all’interno dello stesso gruppo girante (10) ha una superficie di tenuta in contatto strisciante con una zona statica (33) dello stadio di pompa, e laddove fra una superficie trasversale (17, 47) del detto mozzo assiale (11) e una faccia trasversale ad esso affacciata di un detto anello di fermo (4) à ̈ definito un meato (6, 9), l’ampiezza di detto meato (6, 9) subendo una progressiva riduzione per effetto dell’usura della detta superficie di tenuta della detta corona anulare (18) fino ad annullarsi in una condizione di normale funzionamento o di regime, in cui detto gruppo girante (10) à ̈ in appoggio sul detto anello di fermo (4).