ITBS20070094A1 - Pompa ad asse inclinato - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE
La presente invenzione riguarda una pompa ad asse inclinato.
Le pompe ad asse inclinato comprendono usualmente un corpo anteriore avente un albero rotante operativamente connesso a pistoni per l'aspirazione e la mandata della pompa, e un corpo posteriore fisso che comprende i canali di aspirazione e mandata della pompa.
Tra il corpo anteriore e il corpo posteriore viene inserito un corpo centrale rotante o corpo cilidri, solidale in rotazione con l'albero. Il corpo centrale comprende i cilindri adatti ad alloggiare i pistoni.
Il corpo centrale è inclinato rispetto al corpo anteriore, in modo che l'asse di scorrimento dei pistoni risulta inclinato rispetto all'asse di rotazione dell'albero del corpo anteriore.
L'albero del corpo anteriore è solidale in rotazione ai pistoni in modo da trasmettere a questi il moto di rotazione.
L'inclinazione tra l'asse di rotazione del corpo anteriore determina il moto alternativo dei pistoni rispetto ai cilindri a seguito della rotazione dei pistoni rispetto all'asse di rotazione del corpo anteriore.
Il corpo centrale viene associato al corpo posteriore, fisso, mediante un perno solidale al corpo posteriore.
Pertanto, una porzione di fissaggio del perno risulta vincolata solidalmente al corpo posteriore, mentre una porzione di guida del perno si accoppia con una relativa sede del corpo centrale. Tale porzione di guida ha la funzione di costituire una guida alla rotazione del corpo centrale ed è sottoposta ad un'azione di attrito da parte del perno stesso.
L'accoppiamento tra il perno e il corpo centrale costituisce un punto di criticità della pompa.
Infatti, disassamenti, anche lievi, tra il perno e il corpo centrale generano delle sollecitazioni tali da provocare rapidamente la rottura del perno.
Per ovviare a tale inconveniente è noto nell'arte irrobustire il perno anche tramite il riporto di materiali di rivestimento ed incrementare la lubrificazione tra il perno e la sede del corpo centrale. Ciononostante, i fenomeni di rotture non vengono scongiurati e la durata dei perni è piuttosto limitata.
Il problema della presente invenzione è quello di realizzare una pompa che risolva gli inconvenienti citati con riferimento alla tecnica nota.
Tali inconvenienti e limitazioni sono risolti da una pompa in accordo con la rivendicazione 1 e da un metodo di montaggio in accordo con la rivendicazione 14.
Altre forme di realizzazione della pompa secondo l'invenzione sono descritte nelle successive rivendicazioni.
Ulteriori caratteristiche ed i vantaggi della presente invenzione risulteranno maggiormente comprensibili dalla descrizione di seguito riportata di suoi esempi preferiti e non limitativi di realizzazione, in cui:
la figura 1 rappresenta una vista prospettica di una pompa ad asse inclinato secondo una forma di realizzazione della presente invenzione;
la figura 2 rappresenta una vista in sezione della pompa di figura 1;
la figura 3 rappresenta una vista della pompa di figura 1 dal lato della freccia III di figura 1, in cui un componente della pompa è stato rimosso per mostrare alcuni dettagli interni della pompa;
la figura 4 rappresenta una vista prospettica del particolare ingrandito IV di figura 2;
le figure 5-9 rappresentano viste in sezione di successive fasi di assemblaggio di componenti della pompa di figura 1, secondo una forma di realizzazione della presente invenzione;
la figura 10 rappresenta una vista in sezione del particolare ingrandito X di figura 9;
le figure 11-12 rappresentano viste in sezione di successive fasi di assemblaggio di componenti della pompa di figura 1, secondo una ulteriore forma di realizzazione della presente invenzione.
Gli elementi o parti di elementi in comune tra le forme di realizzazione descritte nel seguito saranno indicati con medesimi riferimenti numerici.
Con riferimento alle suddette figure, con 4 si è globalmente indicata una pompa ad asse inclinato.
In particolare, la pompa 4 comprende un corpo anteriore 8 fisso, ad esempio in ghisa, munito di un albero 12 rotante rispetto ad un primo asse di rotazione X-X, girevolmente supportato su cuscinetti 14.
L'albero 12 comprende un'estremità scanalata 16, per ricevere una coppia motrice e, da parte opposta a tale estremità scanalata 16, sedi sferiche 18.
Il corpo anteriore 8 e l'albero 12 sono disposti parallelamente al primo asse di rotazione X-X.
L'albero 12 è solidale con una corona dentata 20, ad esempio vincolata sull'albero, dalla parte delle sedi sferiche 18, mediante l'interposizione di una spina 22.
L'albero 12 è operativamente connesso a pistoni 26, impegnati ad una estremità nelle sedi sferiche 18 dell'albero, e muniti ad una estremità opposta, di fasce elastiche 28.
La pompa 4 comprende inoltre un corpo cilindri 32 associato all'albero 12 del corpo anteriore 8 e comprendente cilindri 34 adatti ad alloggiare e guidare detti pistoni 26.
Il corpo cilindri 32 è disposto lungo un secondo asse di rotazione Y-Y inclinato rispetto al primo asse di rotazione X-X secondo un angolo di inclinazione, ad esempio pari a 40 gradi.
Il corpo cilindri 32 comprende una dentatura conica 38 adatta ad ingranare con la corona dentata 20 dell'albero 12 in modo da ricevere il moto di rotazione dall'albero 12, pertanto il corpo cilindri 32 è solidale in rotazione con l'albero 12 del corpo anteriore 8.
Il corpo cilindri 32 comprende una sede 42 preferibilmente coassiale con detto secondo asse di rotazione Y-Y.
Secondo una forma di realizzazione, il corpo cilindri 32 comprende una spina centrale 44 munita di una molla di precarico 45. La spina centrale 44 è almeno parzialmente inserita nella sede 42 ed è operativamente connessa all'albero 12. La molla di precarico 45 ha la funzione di esercitare un precarico sul corpo cilindri 32 evitando fenomeni di sollevamento del corpo cilindri 32 nel funzionamento a vuoto della pompa 4.
La spina centrale 44 comprende preferibilmente un collare 46 che si attesta contro uno spallamento 48 realizzato all'interno della sede 42; in questo modo l'azione della molla 45 tende ad allontanare il corpo cilindri 32 dal corpo anteriore 8.
La pompa 4 comprende inoltre un corpo posteriore 54 associato al corpo cilindri 32 e comprendente un condotto di aspirazione 56 e un condotto di mandata 58 per detti pistoni 26.
Il corpo posteriore 54 fisso viene associato al corpo cilindri 32 mediante l'interposizione di un perno di collegamento 62. Detto perno di collegamento 62 è solidale con il corpo posteriore 54. Ad esempio il perno di collegamento viene inserito con interferenza in un foro cieco 64 del corpo posteriore 54, in modo da presentare una porzione di guida 68 che fuoriesce da detto foro cieco 64.
Preferibilmente la porzione di guida 68 presenta almeno una spianatura 72 adatta ad individuare un meato tra il perno e la sede 42 in modo da consentire il passaggio di lubrificante tra il perno 62 e la sede 42.
La sede 42 è adatta a ricevere la porzione di guida 68 del perno di collegamento 62; preferibilmente la sede 42 è almeno parzialmente controsagomata rispetto a detta porzione di guida 68; in altre parole sia la sede che la porzione di guida hanno una configurazione cilindrica e sono coassiali rispetto al secondo asse di rotazione Y-Y.
Vantaggiosamente, il corpo cilindri 32 comprende almeno una boccola 76 inserita all'interno della sede 42 e solidale a questa. La boccola 76 è adatta a ricevere girevolmente la porzione di guida 68 del perno 62; è da notare che la porzione di guida 68 è fissa mentre la boccola 76 viene trascinata in rotazione dal corpo cilindri 32 con cui è solidale e ruotando striscia sulla superficie esterna della porzione di guida 68.
Preferibilmente, la boccola 76 risulta inserita e bloccata per interferenza nella sede 42 del corpo cilindri 32.
Secondo una forma di realizzazione, la boccola 76 presenta una porzione metallica 78 a contatto con una parete interna 80 di detta sede 42.
Preferibilmente la porzione metallica 78 è bi-metallica e comprende una prima porzione di contatto 82, adatta ad essere posta direttamente a contatto con la parete laterale interna 80 delle sede 42 e una porzione di interfaccia 84, disposta da parte opposta alla sede 42; la porzione di interfaccia 84 è adatta a ricevere una porzione di rivestimento 86 che riceve in contatto il perno 62 (figura 10).
Secondo una forma di realizzazione preferita, la porzione di contatto 82 è in acciaio e detta porzione di interfaccia 84 è in bronzo poroso. Il bronzo favorisce 1 ' aggrappaggio della porzione di rivestimento 86.
Secondo una forma di realizzazione, la porzione di rivestimento 86 è realizzata in materiale anti-attrito adatto a ricevere in contatto la porzione di guida 68 del perno 62.
Secondo una ulteriore forma di realizzazione, la porzione di rivestimento comprende politetrafluoruro di etilene (PTFE) e/o poliienilensolfuro (PPS).
La boccola viene piantata con interferenza nella sede 42; preferibilmente la boccola viene vincolata assialmente nella sede 42 mediante una parete di arresto 88 che realizza uno spallamento contro il quale si attesta la boccola stessa. Per direzione assiale si intende una direzione parallela al secondo asse di rotazione Y-Y del corpo cilindri 32.
Preferibilmente, la boccola 76 è vincolata assialmente, da parte opposta alla porzione di guida 68 del perno nonché alla parete di arresto 88 della sede 42, mediante una ribordatura 92 adatta ad accoppiarsi con una svasatura 96 realizzata all'imbocco delle sede 42 dalla parte dell'associabile corpo posteriore 54.
La boccola 76 può essere in un pezzo unico o si possono inserire nella sede del corpo cilindri 32 ad esempio due boccole 76 meccanicamente separate tra loro, allineate assialmente tra loro all'interno di detta sede e piantate con interferenza all'interno della sede 42, preferibilmente senza soluzione di continuità assiale.
Verrà ora descritto il funzionamento di una pompa ad asse inclinato secondo l'invenzione.
La pompa 4 riceve la forza motrice all'albero scanalato 12 il quale mette in moto il corpo cilindri 32 con i relativi pistoni 26.
Tra il corpo cilindri 32 e l'albero scanalato 12 è sempre mantenuta la stessa posizione relativa per il fatto che sono vincolati dall'accoppiamento tra la corona dentata 20 e la dentatura conica 38.
Dal momento che gli assi di rotazione dell'albero 12 e del corpo cilindri 32 sono inclinati fra di loro di un certo angolo di inclinazione, pari ad esempio a 40°, i pistoni 26 nella loro rotazione sono costretti ad eseguire una corsa all'interno del corpo cilindri 32 passando da un punto morto superiore (nella figura 2 pistone in alto) ad un punto morto inferiore (nella figura 2 pistone in basso) ricoprendo fra questi due punti morti una corsa di andata ed una di ritorno.
Durante una rotazione completa quindi un pistone 26 realizza due corse complete; se ad esempio il pistone 26 parte dal punto morto inferiore, durante la sua corsa di andata verso il punto morto superiore crea una zona di depressione mentre durante la corsa di ritorno crea una zona di pressione.
Durante la corsa dal punto morto inferiore al superiore la camera che alloggia il pistone è collegata, tramite il corpo posteriore 54, al condotto di aspirazione 56 e quindi la relativa camera viene detta camera di aspirazione.
Durante la corsa di ritorno la camera del pistone è collegata, mediante il corpo posteriore, al condotto di mandata 58, e quindi la relativa camera viene detta camera di mandata.
In figura 3 è rappresentato nel dettaglio il corpo posteriore con sezione tale che sia evidente la forma ed il collegamento fra le camere di aspirazione e di mandata.
Durante la rotazione della pompa le camere di ognuno dei pistoni passano alternativamente sulla zona di aspirazione (fase aspirazione) e sulla zona di mandata (fase di mandata) del corpo posteriore 54 realizzando nell'impianto una condizione di flusso mediamente costante in aspirazione ed in mandata.
La pressione a cui la pompa manda olio dipende dal carico applicato.
La velocità di rotazione del corpo cilindri può arrivare normalmente fino a 3000 rpm.
Le forze che agiscono sul perno derivano dalla dentatura conica, dalla forza esercitata dalla pressione dell'olio dalla zona di mandata e dall'attrito delle fasce elastiche dei pistoni.
La lubrificazione del perno 62 è affidata alle spianature 72 sul perno stesso che consente all'olio di arrivare al perno 62 dalla zona di aspirazione.
Verrà ora descritto il montaggio di una pompa ad asse inclinato secondo l'invenzione.
In particolare, il montaggio di una pompa ad asse inclinato secondo la presente invenzione comprende le fasi di applicare una testa di guida 100 al corpo posteriore 54 in modo da disporre detta testa 100 coassialmente al corpo cilindri 32; la testa di guida 100 è munita di un foro di guida 102 coassiale alla sede 42 del perno 62.
Si procede con l'inserimento della boccola 76 in detto foro di guida 102 mediante un punzone 104, in altre parole si calza la boccola 76 sul punzone 104 e si inserisce il punzone con la boccola 76 attraverso il foro di guida 102 (figure 5-6).
A seguito dell'inserimento assiale della boccola mediante il punzone 104, si porta la boccola 76 all'interno della sede 42 del corpo cilindri 32 fino a portare la boccola 76 a fondo corsa rispetto alla sede 42, preferibilmente in battuta contro la parete di arresto 88 (figure 7-8).
Il metodo comprende preferibilmente la fase di vincolare assialmente la boccola 76 dal lato di inserimento del perno 62, mediante l'effettuazione di una ribordatura 92 della boccola 76.
Preferibilmente, la fase di ribordatura avviene mediante inserimento assiale a fine corsa del punzone 104; in altre parole il punzone 104 è munito di un colletto 108 adatto ad allargare il diametro di detta boccola 76 in modo da allargare il diametro della boccola, in corrispondenza di una sua estremità assiale, fino a controsagomare l'estremità assiale della boccola 76 rispetto alla svasatura 96 (figure 9-10).
E' anche possibile procedere con la fase di inserimento di due boccole 76 all'interno della sede 42, in modo da disporre le boccole 76 parallelamente e in serie tra loro (figure 11-12).
Si procede quindi all'assemblaggio del corpo posteriore 54 con il corpo cilindri 32. In particolare il corpo posteriore 54 è munito di perno di collegamento 62 ad esso solidale. Dal corpo posteriore 54 sporge la porzione di guida 68 del perno 62 che viene inserita all'interno della sede 42 del corpo cilindri 32; a seguito dell'inserimento la porzione di guida 68 risulta a contatto con la porzione di interfaccia 86 della boccola 76.
Come si può apprezzare da quanto descritto, la pompa secondo l'invenzione consente di superare gli inconvenienti presentati nella tecnica nota.
In particolare, la boccola frapposta tra il perno e la sede del corpo cilindri garantisce una superiore durata del perno rispetto alle soluzioni della tecnica nota.
Infatti, la boccola garantisce un bassissimo attrito tra il perno e la sede del corpo cilindri anche in assenza di lubrificazione.
Inoltre, la boccola costituisce un elemento che smorza vibrazioni tra il perno e il corpo cilindri.
Inoltre, la relativa elasticità del rivestimento della boccola limita le sollecitazioni meccaniche sul perno in caso di lievi disassamenti tra il corpo cilindri e il perno.
In altre parole, grazie all'elasticità della boccola, eventuali lievi disassamenti dovuti ad esempio a condizioni di carico gravose per la pompa non sono del tutto impediti come avviene nelle pompe della tecnica nota, in cui il perno si accoppia direttamente sulla sede metallica del corpo cilindri realizzando pertanto un vincolo sostanzialmente iperstatico del perno; piuttosto la boccola consente lievissimi spostamenti che in caso di disallineamenti evitano picchi di tensione sul perno stesso e ne garantiscono una durata superiore.
Inoltre, la boccola consente di ridurre le vibrazioni e di conseguenza la rumorosità della pompa.
La boccola consente pertanto di assorbire eventuali urti e carichi elevati della pompa evitando di trasmettere sollecitazioni eccessive al perno.
II coefficiente di attrito particolarmente basso garantito dal rivestimento evita fenomeni di stick slip, con conseguenti oscillazioni torsionali, e consente di utilizzare il perno anche in condizioni di scarsa lubrificazione.
La porzione metallica della boccola consente di asportare il calore che si genera al contatto tra la boccola e il perno e quindi riesce a contenere le dilatazioni termiche della struttura del corpo cilindri.
Grazie alla boccola in accordo con la presente invenzione è possibile evitare rivestimenti del perno con appositi depositi antiusura nonché specifici trattamenti termici del perno; inoltre è meno importante la rugosità di lavorazione del corpo cilindri. Pertanto grazie alla boccola è possibile evitare costose lavorazioni meccaniche o trattamenti termici sui componenti della pompa sottoposti a strisciamento.
Un tecnico del ramo, allo scopo di soddisfare esigenze contingenti e specifiche, potrà apportare numerose modifiche e varianti alle pompe sopra descritte, tutte peraltro contenute nell'ambito dell'invenzione quale definito dalle seguenti rivendicazioni.
Claims (19)
- RIVENDICAZIONI 1. Pompa (4) ad asse inclinato, comprendente un corpo anteriore (8) avente un albero (12) rotante rispetto ad un primo asse di rotazione (X-X) operativamente connesso a pistoni (26), un corpo cilindri (32) associato al corpo anteriore (8) e adatto ad alloggiare e guidare detti pistoni (26), il corpo cilindri (32) essendo disposto lungo un secondo asse di rotazione (Y-Y) inclinato rispetto al primo asse di rotazione (X-X), ed essendo solidale in rotazione con l'albero (12), un corpo posteriore (54) associato al corpo cilindri (32) e comprendente un condotto di aspirazione (56) e un condotto di mandata (58) per detti pistoni (26), il corpo posteriore (54) essendo connesso al corpo cilindri (32) mediante l'interposizione di un perno di collegamento (62), solidale con il corpo posteriore (54), caratterizzato dal fatto che il corpo cilindri (32) comprende una sede (42) adatta a ricevere una porzione di guida (68) di detto perno di collegamento (62), e almeno una boccola (76) solidale alla sede (42) e adatta a ricevere girevolmente la porzione di guida (68) del perno (62).
- 2. Pompa (4) secondo la rivendicazione 1, in cui detta boccola (76) risulta inserita e bloccata per interferenza nella sede (42) del corpo cilindri (32).
- 3. Pompa (4) secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detta boccola (76) presenta una porzione metallica (78) a contatto con una parete interna (80) di detta sede (42).
- 4. Pompa (4) secondo la rivendicazione 3, in cui detta porzione metallica (78) è bi-metallica e comprende una prima porzione di contatto (82), adatta ad essere posta direttamente a contatto con una parete laterale interna (80) delle sede (42) e una porzione di interfaccia (84), disposta da parte opposta alla sede (42) del perno, detta porzione di interfaccia (86) essendo adatta a ricevere una porzione di rivestimento (86) che riceve in contatto l'associabile perno (62).
- 5. Pompa (4) secondo la rivendicazione 4, in cui detta prima porzione di contatto (82) è in acciaio e detta porzione di interfaccia (84) è in bronzo poroso.
- 6. Pompa (4) secondo la rivendicazione 4 o 5, in cui la porzione di interfaccia (86) è realizzata in materiale anti-attrito adatto a ricevere in contatto una porzione di guida (68) del perno (62).
- 7. Pompa (4) secondo la rivendicazione 4, 5 o 6, in cui detta porzione di rivestimento (86) comprende politetrafluoruro di etilene (PTFE).
- 8. Pompa (4) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 4 a 7, in cui detta porzione di rivestimento (86) comprende poliienilensolfuro (PPS).
- 9. Pompa (4) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta boccola (76) è vincolata assialmente nella sede (42) mediante una parete di arresto (88) affacciata alla porzione di guida (68) del perno (62).
- 10. Pompa (4) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta boccola (76) è vincolata assialmente, da parte opposta alla porzione di guida (68) del perno (62), mediante una ribordatura (92) adatta ad accoppiarsi con una svasatura (92) della sede (42) del corpo cilindri (32).
- 11. Pompa (4) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta boccola (76) è in un pezzo unico.
- 12. Pompa (4) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 10, comprendente due boccole (76) meccanicamente separate tra loro ed allineate assialmente tra loro all'interno di detta sede (42).
- 13. Pompa (4) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto perno (62) comprende almeno una spianatura (72), adatta a realizzare un meato tra il perno (62) e la boccola (76) in modo da consentire il passaggio di lubrificante tra il perno (62) e la boccola (76).
- 14. Metodo di montaggio di una pompa ad asse inclinato (4) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 13, comprendente le fasi di: inserire almeno una boccola (76) nella sede (42) del corpo cilindri (32), in modo che detta boccola (76) risulti solidale in rotazione con il corpo cilindri (32), e associare al corpo cilindri (32) un corpo posteriore (54) munito di un perno di collegamento (62), in modo da inserire una porzione di guida (68) di detto perno (62) all'interno della sede (42) del corpo cilindri (32) e a diretto contatto con una parete laterale interna (80) di detta almeno una boccola (76).
- 15. Metodo di montaggio di una pompa ad asse inclinato secondo la rivendicazione 14, in cui la fase di inserimento della boccola (76) nella sede (42) comprende la fase di applicare una testa di guida (100) al corpo posteriore (54) in modo da disporre detta testa di guida (100) coassialmente al corpo cilindri (32), la testa di guida (100) essendo munita di un foro di guida (102) coassiale rispetto alla sede (42) del perno (62).
- 16. Metodo di montaggio secondo la rivendicazione 15, comprendente la fase di inserire una boccola (76) in detto foro di guida (102) mediante un punzone (104), forzando l'inserimento assiale della boccola (76) tramite il punzone (104), in modo da portare la boccola (76) a fondo corsa rispetto alla sede (42).
- 17. Metodo di montaggio secondo la rivendicazione 14, 15 o 16, comprendente la fase di vincolare assialmente la boccola (76) dal lato di inserimento del perno (62), mediante l'effettuazione di una ribordatura (92) della boccola (76).
- 18. Metodo di montaggio secondo la rivendicazione 17, in cui detta ribordatura (92) viene realizzata mediante inserimento assiale a fine corsa del punzone (104), il punzone (104) essendo munito di un colletto (108) adatto ad allargare il diametro di detta boccola (76).
- 19. Metodo di montaggio secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 14 a 18, comprendente la fase di inserimento di due boccole (76) all'interno di detta sede (42) del perno (62), dette boccole (76) essendo disposte parallelamente e in serie tra loro.
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