ITBS950027A1 - Sistema di variazione della cilindrata in macchine a fluido - Google Patents

Abstract

L'invenzione riguarda un sistema di variazione della cilindrata in macchine alternative a fluido che comprendono un pistone (12) operante in un cilindro con una camera principale (11), dotata di valvola di aspirazione e scarico di un fluido. Nel pistone (12) è prevista una camera ausiliaria (16) nella quale è alloggiato un pistone secondario (17) comandato e spostabile indipendentemente dal pistone principale per descrivere una cilindrata aggiuntiva (Y) che si somma alla cilindrata (X) del pistone principale (12).Figura 1.

Description

D E S C R I Z I O N E

del BREVETTO PER INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo:

'SISTEMA DI VARIAZIONE DELLA CILINDRATA IN MACCHINE

A FLUIDO"

La presente invenzione attiene al settore delle macchine alternative a fluido come compressori , pompe, ecc., e riguarda in particolare un sistema per variare la cilindrata in tali macchine a fluido.

Com’ è noto, in una macchina alternativa , la cilindrata è il volume descritto da un pistone che si muove in un cilindra tra un punto morto inferiore, o di aspirazione, ed un punto morto superiore, o di compressione ,

In un compressore a stantuffo per gas, per esempio, la compressione del gas è conseguita quando il pistone raggiunge nel relativo cilindro il suo punto morto superiore annullando il volume (pari alla cilindrata) che si crea all’interno del cilindro nel corso di ogni ciclo termodinamico di aspirazione e compressione, eccettuato i volumi nocivi derivanti dalla presenza delle valvole o dalla particolare architettura interna del sistema.

I pistoni delle macchine alternative a -fluido, una volta allestiti, hanno usualmente una configurazione solida immutabile e dunque una cilindrata invariabile.

Scopo della presente invenzione è invece quello di provvedere un sistema di variazione della cilindrata nelle macchine alternative a fluido attraverso una modificazione della configurazione del pistone per variare i volumi descritti nel cilindro nel corso di ogni ciclo di lavoro di aspirazione e compressione.

L’invenzione si applica speci almente ,ma non esciusi vamente ,ai compressori volumetrici per gas, compressi quelli con architettura stei1are ,vaie a dire con cilindri disposti radialmente in uno stesso piano .

I vantaggi del sistema qui proposto, applicato ad un compressore per gas, per esempio, sono quelli di poter aumentare la portata di fluido a volontà, secondo esigenze esterne e contingenti, e variare la cilindrata interna della macchina per meglio ottimizzare il ciclo termodinamico di lavoro, opportu-nità questa che può essere gestita da una centralina elettronica dotata di logica programmabile.

Un tale scopo e detti vantaggi sono conseguiti incorporando nell’usuale pistone (da qui in avanti chiamata pistone principale) per macchine alternative a -fluido, un pistone secondario spostabile nel pistone principale per definire una camera ausiliaria a volume variabile che è aperta verso la camera sovrastante il pistone sommandosi così al volume d:i questa, il pistone secondario essendo comandato indipendentemente dal pistone principale in modo che la camera ausi liaria abbia un volume massimo quando il pistone principale è nella fase di aspirazione ed un volume nullo quando il pistone principale è nella fase di compressione finale.

Maggiori dettagli del trovato risulteranno comunque più evidenti dal prosieguo della descrizione fatta con riferimento agli allegati disegni nei qual i:

la Fig1 mostra schematicamente un pistone secondo l’invenzione al punto morto superiore del suo ciclo di lavoro, vale a dire al termine della corsa di compressione e inizio della corsa di aspirazione; e la Fig.2 mostra una vista analoga alla Fig.l, ma

con pistone al punto morto interiore, cioè al termine della -fase di aspirazione e inizia della -fase di

compressi one.

In detti disegni, con 10 è indicato un corpo o

cilindro che delimita una camera 11, qui detta

camera principale, nella quale si muove alternativamente un pistone principale 12 definendo una propria

cilindrata X. Alla camera 11 sono applicate una valvola per l'aspirazione 13 ed una valvola per lo scarica o mandata 14 del fluido trattato.il pistone

principale 12 è comandato da un eccentrico 15 o da

un qualsiasi altro meccanismo appropriato per essere

alternativamente spostato tra un punto morto inferiore A di aspirazione ed un punto morto inferiore B

di compressione , cosi da aspirare il fluido attraverso la valvola di aspirazione 13 e scaricandolo,

compresso, attraverso la valvola di mandata 14.

In accorda all'invenzione, nel pistone principale 12, in asse allo stessa, è ricavata una camera

ausiliaria 16 aperta, attraverso la testa di detto

pistone, verso la camera 11 cui sono applicate le

valvole di aspirazione e mandata 13,14. Nella camera ausiliaria 16 è alloggiato un pistone secondario 17 spostabile assialmente indipendentemente dal pistone principale 12 anche durante i movimenti di quest ’ultimo .

Il pistone secondario 17 è spostabile alternativamente tra una posizione C rientrata nella camera ausiliaria 16, sul -fondo di questa, ed una posizione D nella quale si trova a livello della testa del pistone principale 12, stabilendo in tal modo una propria cilindrata Y.

Il pistone secondario 17 è montato e scorre a tenuta nella camera secondaria 16, ed i suoi spostamenti alternativi sono comandati, per esempio, da un'unità oleodinamica 18 collegata, attraverso una linea 19 alla camera ausiliaria 16 dietro il pistone secondaria 17.

Nell’esempio illustrato, detta unità oleodinamica 18, -v.Fig.l- comprende una pompa oleodinamica 20 ed un cassetta distributore 21 per la mandata e lo scarico del fluido oleodinamico nella camera ausiliaria dietro il pistone secondario sotto il controllo di sensori 22,23, di tipo meccanica, elettrico o elettronico, posti e destinati a rilevare le <p>osizioni C e D, rispettivamente , del pistone secondario 17 e gestiti, eventualmente , da una centralina elettronica programmabile.

L'insieme è tale e gestito in modo che quando il pistone principale 12 è al suo punto morto superiore B il pistone secondario 17 si trova nella posizione D a livello della testa del pistone principale come mostrato nella Fig.l. In una tale condizione, il volume della camera ausilaria 16 aperto verso la camera principale 11 è nullo.

Quando il pistone principale 12 viene spostato verso il punto inferiore A, per la fase di aspirazione del ciclo di lavoro della macchina, il pistone secondario 17 arretra nella camera ausi liaria 16 fino a portarsi nella sua posizione rientrata C come mostrato nella Fig.2. In questa condizione la camera ausiliaria 16 è tutta aperta verso la camera principale 11 sommando così il suo volume a quella di detta camera principale.

In altri termini, nella fase di aspirazione la cilindrata X del pistone principale 12 viene ad essere maggiorata della cilindrata Y del pistone secondario con i l risultato di aumentare la quantità di fluido aspirata e quindi la portata del sistema.

Quando infine, il pistone principale 12 ritorna al suo punto morto superiore B, il pistone secondario si riporta nella sua posizione D di .livellamento con la testa del pistone principale per una compressione ed uno scarico totale del fluido contenuto dalle due camere principale e ausiliari a (11,16) vale a dire delle due cilindrate X, Y.

Claims (7)

1. R I V E N D I C A Z I O N I 1.Sistema di variazione della cilindrata in macchine alternative a -fluido , come compressori, pompe e simili, che comprendono almeno un cilindro con una camera principale (11) dotata di valvole di aspirazione e scarico di un -fluido , ed un pistone principale (12) spostabile alternativamente in detta camera principale con una determinata cilindrata (X) tra un punto morto inferiore (A) di aspirazione ed un punto morto superiore (B) di compressione del fluido , caratterizzato dal -fatto che nel pistone principale (12) è prevista una camera ausiliaria (16) aperta verso la camera principale (11) attraverso la testa del pistone principale, e dal fatto che in detta camera ausiliaria (16) è alloggiato un pistone secondario (17) comandato e spostabile indipendentemente dal pistone principale per descri-vere una cilindrata aggiuntiva (Y) che si somma alla cilindrata (X) del pistone principale (12) ed in modo che detta camera ausiliaria (16) abbia un volume massima in comunicazione con la camera principale (il) quando il pistone principale (12) è al punto morto inferiore di aspirazione (A) ed un volume nullo quando il pistone principale (12) è al punto morto superiore di compressione (B).
2. 2. Sistema secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal Fatto che il pistone secondario (17) è mobile alternativamente tra una posizione rientrata (C) nella camera ausiliaria (16) ed una posizione (D) nella quale è a livella della testa del pistone principale (12), dette posizioni (C,D) corrispondendo al punto morto .interiore (A) e al punto morto superiore <B> del pistone principale (12) ed essendo rilevate da elementi sensori (22,23).
3. 3. Sistema secondo le rivendicazioni 1 e 2, caratteri zzato da un’unità oleodinamica (18) prevista per comandare gli spostamenti alternativi del pistone secondario (17) e collegata a detta camera ausiliaria (16) dietro il pistone secondario.
4. 4. Sistema secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detta unità oleodinamica (18) è gestita da detti sensori (22,23) che rivelano la posizione del pistone secondario (17) e programmabile a mezzo di una centralina elettronica.
5. 5. Una macchina alternativa a fluido, quale un compressore, pompa o simile, caratteri zzata dal fatto di incorporare un sistema di variazione della cilindrata secondo la rivendicazione 1.
6. 6. Un pistone per una macchina alternativa a fluido con una determinata cilindrata secondo la rivendicazione 5 caratterizzato dal fatto di presentare una camera ausiliaria. (16) aperta verso la camera principale (11) in cui opera il pistone di macchina, e dal fatto che in detta camera ausiliario <(>16) è alloggiato un pistone secondario (17) comandato e spostabile indipendentemente da detto pistone di macchina per descrivere una cilindrata aggiuntiva (Y) che si somma alla cilindrata (X) del pistone di macchina (12) ed in modo che detta camera ausiliaria (16) abbia un volume massimo in comunicaz ione con detta camera principale (11) quando il pistone di macchina (12) è al punto morto inferiore di aspirazione (A), ed un volume nullo quando il pistone di macchina (12) è al punto morto superiore di compressione (B).
7. 7. Sistema di variazione della cilindrata in macchine a fluido, come sostanzialmente sopra descritto, illustrato e rivendicato per gli scopi specificati.