ITBO960511A1 - Compressore - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE dal titolo:

COMPRESSORE.

II presente trovato si inserisce nel campo tecnico dei compressori, ovvero delle macchine operatrici atte a fornire energia ad un fluido compressibile in modo da restituire, ad una utenza, il fluido medesimo ad una pressione maggiore di quella alla quale lo hanno ricevuto. In particolare, concerne un compressore di tipo volumetrico alternativo.

Nel campo dei compressori alternativi hanno trovato una larga applicazione i cilindri a doppio effetto. In questo tipo di compressori sono attive entrambe le facce dello stantuffo e la biella che collega l'albero del compressore allo stantuffo viene alternativamente sollecitata a trazione e compressione, con differenti porzioni dei relativi cuscinetti nelle due teste di biella che si avvicendano nel sostenere i carichi trasmessi alla biella medesima.

La soluzione correntemente adottata per conferire moto traslatorio alterno allo stantuffo di un cilindro a doppio effetto prevede di utilizzare un’asta avente un estremo innestato sullo stantuffo e l’altro estremo fissato ad una testa a croce, a sua volta collegata rotoidalmente alla biella.

La presenza dell'asta si riflette sfavorevolmente sulla forma di una delle testate del cilindro a doppio effetto in quanto, tra l’altro, rende impossibile l’adozione di una valvola aspirante/premente di tipo concentrico alla quale sono legate le vantaggiose caratteristiche tecniche specificate più avanti. Su almeno una delle testate dei cilindri a doppio effetto si è pertanto tradizionalmente rinunciato a fruire dei vantaggi delle valvole concentriche proprio a causa dei vincoli strutturali sopra menzionati. Inoltre, nei cilindri a doppio effetto ad asse non verticale il tipo di soluzione tecnica sopra menzionato implica la presenza di reazioni mutue tra stantuffo e cilindro, riducendo la durata della tenuta tra stantuffo e camicia.

I vantaggi sopra accennati relativi alla presenza di valvole concentriche sono rappresentati da un contenimento del volume nocivo, dalla possibilità di realizzare elevate sezioni di efflusso, riducendo le perdite di carico, nonché dalla possibilità di conferire alla testata una conformazione assialsimmetrica, particolarmente idonea a resistere a sollecitazioni di pressione (tale conformazione non è infatti realizzabile nelle soluzioni che prevedono valvole disposte lateralmente rispetto all’asse del cilindro).

Lo scopo del presente trovato è pertanto quello di realizzare un compressore di tipo volumetrico alternativo avente il manovellismo di azionamento collocato in posizione intermedia rispetto alle due superfici prementi, tra loro opposte, del generico stantuffo a doppio effetto. In questo modo è possibile utilizzare, per ogni effetto, valvole concentriche. Inoltre, siccome le due superfici prementi di uno stantuffo scorrono all’interno di cilindri distinti, questi possono avere dimensioni trasversali diverse, a vantaggio della flessibilità di progetto del compressore.

Nel compressore oggetto del trovato, il membro traslante di ogni manovellismo termina con le superfici prementi sopra menzionate. Tali superfici sono ricavate su due elementi che concorrono a formare, sotto il profilo funzionale, il medesimo stantuffo a doppio effetto. Nel seguito si denoterà ciascuno di tali elementi con il termine di pressore. I due pressori sono innestati a sbalzo, dalla parte opposta rispetto alle rispettive superfici prementi, su due aste tra loro coassiali, a loro volta mutuamente collegate, nell’esempio illustrato relativo ad una possibile realizzazione, da un elemento anulare sul quale risulta fulcrato il piede della biella.

L’elemento anulare e le aste realizzano (eventualmente con l’ausilio di dispositivi menzionati nel seguito) il necessario accoppiamento prismatico tra stantuffo e basamento.

In questo modo si ottiene, su un compressore provvisto di valvole di tipo concentrico, un cinematismo di ingombro relativamente contenuto nel quale il generico stantuffo a doppio effetto risulta vincolato prismaticamente al basamento in modo tale da escludere interazioni scorrette da pressori e camicie.

A differenza delle soluzioni note, la soluzione proposta dal trovato presenta il dispositivo di azionamento dello stantuffo (manovellismo) disposto in posizione intermedia rispetto alle facce attive dello stantuffo (pressori), e l’utilizzazione delle valvole concentriche consente una diminuzione dello spazio nocivo in testa, nonché una semplificazione della conformazione della testa, con conseguenti vantaggi in fase di realizzazione del compressore.

Le caratteristiche tecniche del trovato, secondo i suddetti scopi, sono chiaramente riscontrabili dal contenuto delle rivendicazioni sotto riportate ed i vantaggi dello stesso risulteranno maggiormente evidenti nella descrizione dettagliata che segue, fatta con riferimento ai disegni allegati, che ne rappresentano una forma di realizzazione puramente esemplificativa e non limitativa, in cui:

- le figure 1 , 2 illustrano, rispettivamente in una vista frontale con parti in sezione ed in una vista laterale parziale con parti in sezione, un possibile esempio di realizzazione del presente trovato;

- la figura 3 illustra, in una vista frontale con parti asportate ed altre in sezione, un particolare in scala ingrandita relativo all’esempio di realizzazione delle figure precedenti.

Conformemente alle figure dei disegni allegati, un compressore in accordo con il trovato è di tipo volumetrico e presenta uno o più stantuffi a doppio effetto, ciascuno scorrevole entro una coppia di cilindri coassiali.

In particolare, nell’esempio non limitativo illustrato, il compressore, indicato con 1 nella sua totalità, presenta quattro cilindri 2, 3, 4, 5, a due a due coassiali e tra loro collegati in maniera idonea (in serie e/o in parallelo) a definire un compressore mono/polistadio secondo le specifiche di progetto contingenti. Il compressore 1 presenta un basamento 90 provvisto di opportuni mezzi di fissaggio 9.

Nei disegni allegati, il basamento 90 ed i mezzi di fissaggio 9, così come i collegamenti tra i vari stadi ed i relativi interrefrìgeratori, non sono descritti in dettaglio poiché non fanno parte della presente invenzione.

Si farà ora riferimento a quanto illustrato in figura 2, ovvero ad uno stantuffo X che scorre entro i cilindri 2, 3 (per i cilindri 4 e 5 è previsto uno stantuffo Y, analogo allo stantuffo X).

AH’interno dei cilindri 2 e 3 sono previsti pressori 22 e 32, condotti, per il tramite di una biella 6 ed opportuni mezzi di collegamento e trasmissione del moto, da un albero a gomito 8, sul quale è girevolmente vincolata una biella 6 in corrispondenza della testa di biella 61.

L’albero a gomito 8 è collegato ad un motore mediante organi per la trasmissione del moto 80, in maniera sostanzialmente analoga a quanto previsto dalla tecnica nota.

I cilindri 2 e 3 sono dotati, in corrispondenza delle testate 21 e 31 , delle valvole concentriche 20, 30, direttamente affacciate ai pressori 22 e 32 dello stantuffo X.

I pressori 22 e 32, scorrevoli all'interno dei cilindri 2 e 3, risultano solidali a rispettive aste 23 e 33, a loro volta rigidamente collegate ad un elemento anulare 7. In definitiva, il complesso degli elementi 22, 32, 23, 33 e 7 costituisce un unico stantuffo X a doppio effetto. Le porzioni dello stantuffo X che vengono a contatto con il basamento sono le aste 23 e 33 scorrevoli entro rispettive boccole 25 e 35 solidali con il basamento 90.

Come detto in precedenza, il trovato prevede che le superfici solidali con il basamento che sono deputate alla guida assiale dello stantuffo X siano due, relativamente distanti tra loro, in modo tale che in posizione intermedia tra esse si trovi uno spinotto 75 che collega la biella 6 all'elemento anulare 7.

E’ previsto, come visibile in figura 2, un elemento prismatico Z presentante una sezione ad U in riferimento allo stantuffo Y dei cilindri 4 e 5 (ma presente anche per lo stantuffo dei cilindri 2 e 3) che è in contatto bilaterale con l’elemento anulare dello stantuffo Y, e pur consentendo lo scorrimento di questo ne impedisce la rotazione intorno al proprio asse, assicurando pertanto un corretto contatto negli accoppiamenti rotoidali biella-stantuffo e biella-albero.

L’elemento anulare 7 presenta, come meglio visibile in figura 3, una luce 70 estendentesi in larghezza per un valore L7 non inferiore al doppio del valore del raggio di manovella dell’albero a gomito 8, e tale da consentire una libera oscillazione della biella 6 all’interno dell’elemento anulare 7. Inoltre, con riferimento all’esempio non limitativo illustrato, la luce 70 presentata dall'elemento anulare 7 è conformata sostanzialmente a triangolo isoscele, con altezza di valore non inferiore alla somma dell’interasse tra i due occhi della biella 6 e degli ingombri radiali degli occhi medesimi.

Le aste 23 e 33 sono fissate, in corrispondenza delle proprie estremità 24 e 34, alle superfici tra loro contrapposte 72 e 73 ricavate sull’elemento anulare 7.

La biella 6 risulta girevolmente vincolata, nella sua seconda estremità o piede di biella 60, all’elemento anulare di collegamento 7, in prossimità di una delle porzioni di vincolo di una delle aste (in prossimità della porzione 72 in figura 3).

Il fissaggio della biella all’elemento anulare 7 può essere realizzato come illustrato nelle figure: possono essere previste due piastre 74 atte ad ammorsare l’elemento anulare 7 e fungere, contemporaneamente, da supporti d’estremità per lo spinotto 75, a cui risulta rotoidalmente vincolata la biella 6 in corrispondenza del piede di biella 60.

In questo modo, a seguito del moto rotatorio dell'albero a gomito 8, la biella 6 trasmette un moto rettilineo alterno allo stantuffo X. Rispetto ad un sistema di riferimento solidale con tale stantuffo, la biella 6 oscilla all’interno della luce 70.

il secondo stantuffo Y, meglio visibile in figura 1 , il cui asse è ortogonale a quello dello stantuffo X, scorre entro i cilindri 4 e 5, dotati di valvole concentriche 40 e 50, fissate alle rispettive testate 41 e 51.

I pressori 42 e 52 sono solidali alle aste 43 e 53, guidate dalle boccole 45 e 55.

In conclusione, il presente trovato prevede che il manovellismo che trasmette il moto rettilineo alterno allo/agli stantuffo/i a doppio effetto di un compressore sia fisicamente disposto in posizione intermedia rispetto ai mezzi di vincolo tra stantuffo/i e basamento. In altre parole, il gruppo albero a gomito-biella risulta confinato in una regione di spazio che si trova in una posizione intermedia tra le due boccole di guida di uno stantuffo.

Il trovato così concepito è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo. Inoltre, tutti i dettagli possono essere sostituiti da elementi tecnicamente equivalenti.

Claims (11)

1. RIVENDICAZIONI 1. Compressore volumetrico alternativo, del tipo comprendente almeno due cilindri coassiali (2, 3), nei quali sono scorrevoli due relativi pressori (22, 32), mossi da mezzi motori per il tramite di relativi mezzi di collegamento e trasmissione del moto comprendenti una biella (6) girevolmente vincolata, in una sua prima estremità o testa di biella, ad un albero a gomito (8), compressore (1) caratterizzato dal fatto che detti mezzi di collegamento e trasmissione del moto sono collocati in posizione intermedia rispetto a detti pressori (22, 32), essendo previsti mezzi di vincolo (25, 35) atti a contenere e vincolare detti mezzi di collegamento e trasmissione del moto, in modo da definire almeno un cilindro a doppio effetto (X) le cui superfici prementi sono costituite da detti pressori (22, 32).
2. 2. Compressore secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che detti cilindri (2, 3) sono provvisti di valvole concentriche (20, 30) sulle proprie testate (21, 31).
3. 3. Compressore secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che detti mezzi di collegamento e trasmissione del moto comprendono almeno due aste (23, 33) rispettivamente collegate a detti pressori (22, 32), assialmente collegate tra loro, e vincolate con libertà di movimentazione assiale.
4. 4. Compressore secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di collegamento e trasmissione del moto comprendono un elemento anulare di collegamento presentante una luce (70) estendentesi in larghezza per un valore (L7) corrispondente sostanzialmente al doppio del valore del raggio di manovella di detto albero a gomito (8), ovvero atto a consentire l'oscillazione della biella (6) al suo interno; dette aste (23, 33) essendo fissate, in corrispondenza delle proprie estremità (24, 34) non vincolate a detti pressori (22, 32), a detto elemento anulare (7) rispettivamente in una prima (72) ed in una seconda (73) porzione di vincolo tra loro contrapposte; detta biella (6) essendo girevolmente vincolata, in sua seconda estremità o piede di biella (60), a detto elemento anulare di collegamento (7), in prossimità di una delle porzioni di vincolo di una di dette aste, in modo da condurre in moto traslatorio alternativo detto elemento anulare (7) e le dette aste (23, 33) ad esso vincolate, con un movimento oscillatorio di detta testa di biella (61) all'interno di detta luce (70).
5. 5. Compressore secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto di essere provvisto di due piastre (74) atte ad ammorsare detto elemento anulare (7) in corrispondenza della porzione dell’elemento sulla quale è fulcrata detta biella (6) e da un perno o spinotto (75) definente il fulcro della biella stessa in corrispondenza del piede di biella.
6. 6. Compressore secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detta luce (70) presentata da detto elemento anulare (7) è conformata sostanzialmente a triangolo isoscele, con altezza di valore sostanzialmente pari ma superiore di quello della lunghezza di detta biella (6) e base di valore sostanzialmente pari al doppio del valore del raggio di manovella di detto albero a gomito (8).
7. 7. Compressore secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di vincolo comprendono almeno due boccole (25, 35), presentate da detti cilindri (2, 3) in posizioni opposte rispetto alle testate (21, 31), e che risultano calzate su dette aste (23, 33) così da vincolare queste ultime su una direzione assiale.
8. 8. Compressore secondo le rivendicazioni 2 e 3, caratterizzato dal fatto di comprendere altresì un terzo (4) ed un quarto cilindro (5) disposti contrapposti e coassiali, presentanti relativi terzo e quarto pressori (42, 52), solidali a rispettive terza asta e quarta asta (43, 53), contenute e vincolate con libertà di movimentazione assiale, mezzi di trasmissione del moto (7') essendo previsti agenti tra una seconda biella (6') e dette aste (43, 53), in modo da definire un secondo cilindro a doppio effetto (Y) le cui superfici prementi sono costituite da detti terzo e quarto pressore (42, 52).
9. 9. Compressore secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che detto secondo cilindro a doppio effetto (Y) è disposto sostanzialmente perpendicolare rispetto a detto primo cilindro a doppio effetto (X).
10. 10. Compressore secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che detti terzo e quarto cilindro (4, 5) sono dotati di relative valvole concentriche (40, 50) sulle proprie testate (41, 51).
11. 11. Compressore secondo le rivendicazioni precedenti e secondo quanto descritto ed illustrato con riferimento alle figure degli uniti disegni e per gli accennati scopi.