ITGE20110145A1 - Girante per pompe e pompa comprendente detta girante - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell'Invenzione Industriale dal titolo: "Girante per pompe e pompa comprendente detta girante"

TESTO DELLA DESCRIZIONE

L'invenzione ha per oggetto una girante per pompe e la relativa pompa montante detta girante.

Sono note numerose tipologie di pompe che sfruttano le più svariate modalità di funzionamento per i più disparati impieghi. Una categoria di pompe largamente impiegate nel settore nautico, ma anche in ambito alimentare, riguarda le cosiddette pompe volumetriche. Una sottocategoria di questa tipologia di pompe riguarda le cosiddette pompe a girante flessibile in cui una girante costituita da pale flessibili ruota all'interno di una cavità che presenta un tratto con un restringimento in modo tale da obbligare le pale, nel loro moto rotatorio, a deformarsi per generare una depressione che facilita l'aspirazione del fluido in ingresso e il conseguente trasferimento dello stesso in modo continuo verso il manicotto di uscita.

Questa tipologia di pompe trova largo impiego in campo nautico per la loro elevata capacità autoadescante , ma anche in quei campi dove è necessario utilizzare un basso numero di giri per trasferire liquidi delicati e fragili e/o viscosi eventualmente con presenza di corpi in sospensione, come ad esempio in campo enologico, alimentare, petrolifero, chimico, cosmetico e farmaceutico.

La girante di questa tipologie di pompe è soggetta a grande usura dal momento che il principio di funzionamento delle stesse prevede che le pale si deformino continuamente per esercitare la spinta necessaria a sospingere il fluido in ingresso. Ciò comporta la necessità di sostituire con una certa frequenza la girante ogni qualvolta almeno una pala della stessa risulti usurata. Infatti, se una pala si usura, non solo diminuisce l'efficacia di trasferimento della pompa, ma può anche verificarsi una situazione di blocco della girante con conseguente surriscaldamento del motore che la pone in movimento.

Per ovviare a tale inconveniente, le giranti di questa tipologia di pompe sono facilmente accessibili dall'esterno per essere rimosse e sostituite. Tuttavia è molto improbabile che le pale di una girante si usurino tutte nello stesso momento per cui il più delle volte quando la girante viene sostituita con una nuova, gran parte delle pale è ancora in buono stato. Ciò comporta non solo evidenti maggiori costi, ma anche un inefficiente utilizzo dei pezzi di ricambio e relativo smaltimento in quanto si sostituisce l'insieme a causa dell'usura di una sola parte.

Scopo della presente invenzione è fornire una girante in grado di superare, almeno parzialmente, tali inconvenienti.

L'invenzione raggiunge lo scopo con una girante che comprende un nucleo centrale ed una pluralità di pale, in cui dette pale sono previste accoppiabili in modo amovibile con detto nucleo centrale in modo da disporsi in posizione radiale rispetto a detto nucleo quando in posizione accoppiata. In pratica, poiché le pale si usurano l'una indipendentemente dalle altre, l'invenzione prevede la possibilità di sostituire ciascuna pala usurata indipendentemente dalle altre, ovvero senza la necessità di sostituire l'intera girante con evidente risparmio di costi e di materiali .

A tal fine le pale ed il nucleo centrale vantaggiosamente presentano mezzi di aggancio complementari in modo da consentire l'intercambiabilità delle pale anche singolarmente.

Ad esempio il nucleo centrale può presentare una serie di alloggiamenti atti ciascuno a ricevere una estremità di, o un elemento associato a, una corrispondente pala. Ciascuna pala può essere smontata e sostituita singolarmente e senza neppure dover rimuovere la girante all'interno della pompa con una evidente maggiore praticità di utilizzo.

Secondo una forma attuativa, il nucleo centrale ha una conformazione sostanzialmente cilindrica. Gli alloggiamenti sono costituiti da scanalature longitudinali ricavate sulla superficie esterna di detto cilindro per sostanzialmente l'intera lunghezza per realizzare guide entro cui corrispondenti risalti delle pale, o associati alle pale, si possono innestare per realizzare uno stabile aggancio. Tipicamente le pale presentano una estensione a testa allungata impegnabile in scanalature complementari a sottosquadro previste sul nucleo centrale.

Una volta che le pale sono state montate sul nucleo centrale, questo può essere chiuso ad una o ad entrambe le estremità tramite uno o due elementi che agiscono a guisa di coperchio per garantire uno stabile fissaggio delle pale anche nella direzione longitudinale .

Tali elementi che agiscono a guisa di coperchio svolgono inoltre l'importante funzione di agire come guarnizioni, impedendo trafilamenti di liquido nella zona compresa tra due pale.

Tali elementi possono, secondo una possibile variante esecutiva, essere sostituiti da guarnizioni del tipo "o-ring" che vengono sagomati in modo da seguire precisamente il profilo del nucleo centrale, ricalcando scanalature di alloggiamento di ogni singola pala.

Le pale sono tipicamente in materiale flessibile quale, ad esempio, un elastomero. Nello specifico possono essere realizzate in un qualunque materiale che consenta di deformarsi, come ad esempio Nitrile, EPDM, Neoprene.

Secondo un altro aspetto l'invenzione riguarda una pompa comprendente una cassa dotata di almeno una coppia di aperture atte a costituire l'ingresso di aspirazione e l'uscita di mandata della pompa, in cui è prevista almeno una girante a pale intercambiali con le caratteristiche sopra descritte. La girante è girevolmente montata all'interno della cassa, in particolare in una camera definita all'interno della cassa, per sospingere un fluido dall'ingresso di aspirazione verso l'uscita di mandata.

Secondo una ulteriore forma attuativa è possibile inserire più di una girante, infatti in base alle esigenze costruttive della pompa oggetto della presente invenzione è possibile montare più giranti in maniera coassiale, ossia con il medesimo asse di rotazione.

Vantaggiosamente la camera entro cui ruota la girante presenta un restringimento in una zona periferica che interferisce con il movimento delle pale della girante, dette pale essendo flessibili in modo tale da deformarsi quando transitano in detta zona per generare una depressione che facilita il trasferimento del fluido dall'ingresso all'uscita della pompa. Il restringimento della camera entro cui ruota la girante è tipicamente dovuto alla presenza di un elemento di restringimento disposto internamente alla camera stessa e che è fissabile in modo amovibile all'interno della camera stessa tramite mezzi di serraggio a vite o a scatto.

L'elemento di restringimento è vantaggiosamente dimensionato in funzione della distanza circonferenziale degli alloggiamenti sul nucleo centrale della girante in modo tale per cui detto elemento possa occupare lo spazio tra due pale consecutive senza interferire con esse. In particolare l'elemento di restringimento può avere la conformazione di una camma, ovvero avere una forma allungata tale da incunearsi fra due pale consecutive quando la posizione angolare della girante è tale per cui le estremità delle dette due pale consecutive vengono a disporsi agli opposti lati dell'elemento di restringimento. Per facilitare l'inserzione fra pale consecutive della girante, l'elemento di restringimento può presentare una coppia di superfici convesse contrapposte.

Le pompe a pale flessibili secondo l'arte nota tipicamente presentano un restringimento della sezione interna della cassa ottenuta agendo sulla conformazione della cassa stessa in fase di realizzazione o tramite l'impiego di un elemento di restringimento da porsi sulla cassa per ottenere una zona a lume ridotto.

Ciò comporta degli inconvenienti. Infatti, nel caso di blocco della girante, ad esempio a causa della rottura di una pala o per la presenza di corpi estranei nel fluido o per la rottura del cuscinetto dell'albero motore, più di una pala viene ad arrestarsi nella zona del restringimento data la sua elevata estensione circonferenziale. Ciò comporta che tali pale risultino oggetto di una forza di compressione radiale che, non solo può indurre a rottura le stesse, ma anche rende molto difficile lo smontaggio della girante. Secondo la presente invenzione l'entità del restringimento può essere ridotta fino ad assumere una estensione circonferenziale non superiore allo spazio esistente fra due pale, il tutto senza perdere in modo significativo in efficienza della pompa. Così facendo, esiste almeno una minima probabilità che la girante si blocchi con l'elemento di restringimento frapposto fra due pale consecutive e, perciò, non eserciti alcuna forza di compressione su nessuna pala e, quindi, sull'intera girante, facilitandone così lo smontaggio. E' possibile anche prevedere che l'elemento di restringimento sia in realtà formato da più elementi di restringimento con queste caratteristiche e tali da incunearsi ciascuno nell'interspazio tra una pala e l'altra.

Secondo una forma attuativa, la cassa ha una conformazione interna cilindrica con l'ingresso di aspirazione e l'uscita di mandata disposti sulla superficie di detto cilindro ad una distanza angolare tale da suddividere la parete interna della cassa in due zone aventi estensione circonferenziale diversa, l'elemento di restringimento essendo posizionato nella zona con estensione minore.

Secondo un altro aspetto l'invenzione riguarda anche un kit di pale intercambiabili. Ciascuna pala del kit presenta mezzi per l'aggancio ad un nucleo centrale per realizzare una girante con pale intercambiabili secondo l'invenzione.

Le ulteriori caratteristiche ed i perfezionamenti sono oggetto delle sottorivendicazioni .

Le caratteristiche dell'invenzione ed i vantaggi da essa derivanti risulteranno con maggiore evidenza dalla seguente descrizione dettagliata delle figure allegate, in cui:

La fig. 1 mostra una vista in prospettiva di una girante secondo l'arte nota.

La fig. 2 illustra una girante secondo l'invenzione con le pale disaccoppiate dal nucleo centrale.

La fig. 3 mostra un particolare del nucleo centrale della girante di cui alla figura precedente con coperchio smontato.

La fig. 4 mostra la cassa di una pompa, con girante smontata, secondo una forma attuativa dell'invenzione.

La fig. 5 mostra il particolare della camma secondo l'invenzione in confronto ad un elemento di restringimento secondo l'arte nota.

Con riferimento alla figura 1, le giranti secondo l'arte nota sono tipicamente costituite da un nucleo centrale, indicato con il riferimento 101, ed un certo numero di pale (sei nello specifico della figura) indicate con il riferimento 201. Il nucleo 101 ha una conformazione cilindrica e presenta un foro centrale atto ad accogliere un asse (non mostrato in figura) che pone in rotazione la girante. Le pale 201 sono costituite da superfici arcuate disposte in posizione radiale rispetto al nucleo 101 e perpendicolarmente rispetto alla sua superficie esterna in modo da esercitare un'azione di spinta sul fluido nella direzione tangenziale. Le pale 201 sono tipicamente saldate al nucleo 101. Alternativamente possono essere anche realizzate di pezzo con lo stesso.

La figura 2 mostra gli elementi caratteristici di una girante secondo l'invenzione. Con il riferimento 2 è indicato un nucleo centrale cilindrico analogo al nucleo 101 di Fig. 1. In questo caso, però, il nucleo non presenta pale alla sua periferia, ma una serie di intagli longitudinali 102. Le pale 3 sono componenti separati che presentano una corrispondente zona periferica conformata in modo tale potersi inserire negli intagli 102 del nucleo 2. Nello specifico gli intagli 102 hanno la forma di una guida a sezione circolare aperta da un lato entro cui si inserisce longitudinalmente una testa allargata 103 di una pala 3 con conformazione corrispondente e dotata di una coppia di scanalature 203 disposte sugli opposti lati di ciascuna pala 3 in modo da realizzare uno stabile aggancio a sottosquadro.

Il montaggio avviene inserendo le pale 3 sugli intagli 102 del nucleo 2 assialmente ed eventualmente bloccando il tutto con una coppia di coperchi opzionali 4 da disporsi alle estremità del nucleo 2. Questi coperchi 4 possono essere superfici che presentano intagli corrispondenti agli intagli del nucleo in modo da rinforzare il nucleo stesso e garantire una migliore stabilità di aggancio delle pale. Alternativamente possono essere dei coperchi veri e propri che chiudono le estremità del nucleo 2. In questo secondo caso, il bloccaggio risulta più efficiente, ma occorre sempre provvedere alla rimozione di almeno uno dei due coperchi per poter smontare le pale.

Le pale sono vantaggiosamente in materiale elastomerico o comunque flessibile. Ad esempio possono essere in Nitrile, EPDM, Neoprene o composti con proprietà analoghe sia in termini di flessibilità che di eventuale compatibilità alimentare per quelle pompe da impiegare in questo settore. Il nucleo può essere anche esso di materiale gommoso/elastomerico o comunque flessibile, ma può anche essere metallico, in ghisa, bronzo, acciaio e simili, oppure costituito da materiale plastico o polimerico del tipo Teflon, fibra di carbonio o plastica rinforzata con fibra di vetro.

La figura 4 mostra il corpo di una pompa 5 entro cui può essere inserita la girante sopra descritta. La pompa comprende una cassa 105 formata da due parti che completandosi formano una camera interna cilindrica 205 entro cui trova alloggio la girante. La parte superiore non è mostrata in figura, ma ha una conformazione simile ed agisce a guisa di coperchio che si appoggia sulla flangia 306 per essere a questa bloccata tramite viti o bulloni che si impegnano nei fori filettati 406.

La camera 205 presenta due aperture 506, 606 a cui sono raccordati due manicotti per l'aspirazione e la mandata del fluido. In questa forma attuativa le due aperture si trovano una di fronte all'altra con i manicotti disposti praticamente secondo lo stesso asse come se uno fosse il prolungamento dell'altro. Ovviamente anche altre disposizioni delle aperture 506, 606 e dei manicotti possono essere previste senza per questo alterare l'insegnamento della presente invenzione.

Nella zona compresa fra le due aperture 506, 606 è presente un elemento 7 di forma allungata e schiacciato nella direzione radiale. Questo elemento, anche chiamato camma nella presente descrizione vista la sua particolare conformazione, svolge la funzione di restringere la camera 205 in modo da indurre una deformazione alle pale 3 della girante tale da generare una depressione che facilita l'aspirazione del fluido in ingresso 506 e il conseguente trasferimento dello stesso in modo continuo verso il manicotto di uscita 606.

La camma 7 ha una forma biconvessa ovvero è costituita da due superfici convesse contrapposte 107, 207 forate centralmente 307. Le due superfici 107, 207 hanno, nella configurazione più semplice, la stessa curvatura. Nella configurazione più complessa le due superfici hanno convessità diversa dal momento che svolgono funzioni diverse. La prima superficie 107, infatti, è destinata ad essere accostata alla parete di delimitazione della camera 205 e, quindi, ne segue la curvatura, mentre la seconda 207 può avere, ad esempio, una curvatura più accentuata per garantire un migliore effetto di incuneamento fra le pale 3 della girante.

In generale la camma 7 della pompa secondo l'invenzione ha forma e dimensione diverse dagli elementi di restringimento 8 comunemente usati nelle pompe secondo l'arte nota. Questi, infatti, presentano una superficie 108, rivolta verso l'interno della camera, concava anziché convessa come mostrato in figura 5, limitandosi, pertanto, a restringere radialmente la camera entro cui ruota la girante e per una estensione circonferenziale notevolmente maggiore tale da coprire più di una pala della stessa. Si notino in figura 5 gli intagli 208 presenti sulle estremità dell'elemento 8 che sono necessari per impedire che tale elemento vada a coprire parzialmente le aperture di aspirazione e di mandata della pompa, in raffronto invece con la compattezza della camma secondo l'invenzione che non richiede un simile accorgimento data la sua particolare forma e dimensione che ne consente il montaggio senza interferire con dette aperture come si può apprezzare in figura 4.

Naturalmente l'invenzione non è limitata alle forme esecutive testé descritte ed illustrate, ma può essere ampiamente variata, soprattutto costruttivamente. Ad esempio è possibile prevedere che il concetto di pale intercambiali sia applicato alla più svariata tipologia di pompe, anche quelle che, per il loro principio di funzionamento, sono soggette ad una misura usura, quali ad esempio le pompe centrifughe. Il tutto senza abbandonare il principio informatore sopra esposto ed a seguito rivendicato .

Claims (18)

1. RIVENDICAZIONI 1. Girante per pompe, la girante comprendendo un nucleo centrale (2) ed una pluralità di pale (3), caratterizzata dal fatto che dette pale (3) sono previste accoppiabili in modo amovibile con detto nucleo centrale (2) in modo da disporsi in posizione radiale rispetto a detto nucleo quando in posizione accoppiata .
2. 2. Girante secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che le pale (3) ed il nucleo centrale (2) presentano mezzi di aggancio complementari (102, 103, 203) in modo da consentire l'intercambiabilità delle pale anche singolarmente.
3. 3. Girante secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzata dal fatto che il nucleo centrale (2) presenta una serie di alloggiamenti (102) atti ciascuno a ricevere una estremità (103) di, o un elemento associato a, una corrispondente pala (3).
4. 4. Girante secondo la rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che il nucleo centrale (2) ha una conformazione sostanzialmente cilindrica, gli alloggiamenti (102) essendo costituiti da scanalature longitudinali ricavate sulla superficie esterna di detto cilindro lungo sostanzialmente l'intera lunghezza in modo tale da realizzare guide entro cui corrispondenti risalti delle pale (103), o associati alle pale, si possono innestare per realizzare uno stabile aggancio.
5. 5. Girante secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzata dal fatto che le pale (3) presentano una estensione a testa allungata (103) impegnabile in scanalature complementari (102) a sottosquadro previste sul nucleo centrale (2).
6. 6. Girante secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzata dal fatto che comprende uno o due elementi (4) che chiudono una o entrambe le estremità del nucleo centrale (2) a guisa di coperchio.
7. 7. Girante secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzata dal fatto che le pale (3) sono in materiale flessibile atto a deformarsi quale, ad esempio, un elastomero.
8. 8. Girante secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, caratterizzata dal fatto che le pale (3) comprendono e/o sono realizzate di un materiale appartenente al gruppo che consiste in: Nitrile, EPDM, Neoprene.
9. 9. Pompa comprendente una cassa (105) dotata di almeno una coppia di aperture (506, 606) atte a costituire l'ingresso di aspirazione e l'uscita di mandata della pompa, caratterizzata dal fatto di comprendere almeno una girante secondo una o più delle precedenti rivendicazioni, detta girante essendo girevolmente montata all'interno di una camera (205) definita all'interno di detta cassa per sospingere un fluido dall'ingresso verso l'uscita.
10. 10. Pompa secondo la rivendicazione 9, caratterizzata dal fatto che la camera (205) entro cui ruota la girante presenta un restringimento in una zona periferica che interferisce con il movimento delle pale (3) della girante, dette pale essendo flessibili in modo tale da deformarsi quando transitano in detta zona per generare una depressione che facilita il trasferimento del fluido dall'ingresso all'uscita della pompa.
11. 11. Pompa secondo la rivendicazione 10, caratterizzata dal fatto che il restringimento della camera (205) entro cui ruota la girante è dovuto alla presenza di un elemento di restringimento (7) disposto internamente alla camera stessa (205).
12. 12. Pompa secondo la rivendicazione 11, caratterizzata dal fatto che detto elemento di restringimento (7) è fissabile in modo amovibile all'interno della camera (205) tramite mezzi di serraggio a vite o a scatto.
13. 13. Pompa secondo la rivendicazione 11 o 12, caratterizzata dal fatto che l'elemento di restringimento (7) è dimensionato in funzione della distanza circonferenziale degli alloggiamenti (102) sul nucleo centrale (2) della girante in modo tale per cui detto elemento possa occupare lo spazio tra due pale consecutive senza interferire con esse.
14. 14. Pompa secondo la rivendicazione 13, caratterizzata dal fatto che l'elemento di restringimento (7) ha la conformazione di una camma ovvero ha una forma allungata tale da incunearsi fra due pale consecutive quando la posizione angolare della girante è tale per cui le estremità delle dette due pale consecutive vengono a disporsi agli opposti lati dell'elemento di restringimento (7).
15. 15. Pompa secondo la rivendicazione 14, caratterizzata dal fatto che l'elemento di restringimento (7) presenta una coppia di superfici convesse contrapposte (107, 207) di cui una atta ad essere accostata e fissata sulla superficie di delimitazione della camera con l'altra superficie rivolta verso la girante, quando in posizione montata, in modo da facilitare l'incuneamento fra pale consecutive.
16. 16. Pompa secondo una o più delle precedenti rivendicazioni 11 a 15, caratterizzata dal fatto che sono presenti più elementi di restringimento (7) sfalsati in modo corrispondente alle pale (3) in modo che se un elemento viene a trovarsi fra due pale consecutive anche gli altri vengono a trovarsi fra corrispondenti pale consecutive.
17. 17. Pompa secondo una o più delle precedenti rivendicazioni 9 a 16, caratterizzata dal fatto che la camera (205) ha una conformazione interna cilindrica con l'ingresso di aspirazione (506) e l'uscita di mandata (606) disposti sulla superficie di detto cilindro ad una distanza angolare tale da suddividere la parete interna della cassa in due zone aventi estensione circonferenziale diversa, l'elemento di restringimento (7) essendo posizionato nella zona con estensione minore.
18. 18. Kit di pale intercambiabili caratterizzato dal fatto che ciascuna pala (3) del kit presenta mezzi per l'aggancio ad un nucleo centrale (2) per realizzare una girante con pale intercambiabili secondo una o più delle precedenti rivendicazioni 1 a 8.