ITMI20001817A1 - Pompa centrifuga raffreddata ad acqua. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

dell’invenzione industriale avente per titolo:

“Pompa centrifuga raffreddata ad acqua”

La presente invenzione concerne una pompa centrifuga raffreddata ad acqua.

E’ noto e diffuso l’impiego di pompe al fine di assicurare la fornitura di acqua ad edifici o campi coltivati che non sono raggiunti dalla rete idrica pubblica ma nello stesso tempo sono relativamente vicini a corsi d’acqua, laghetti, stagni o altre fonti di possibile approvvigionamento idrico.

In tal caso la pompa è messa in grado di pescare acqua dalla fonte di approvvigionamento e farla pervenire con la dovuta pressione al luogo di utilizzo.

Le pompe attualmente in uso, siano esse di superficie, sommergibili o sommerse, sono essenzialmente pompe centrifughe azionate da un motore elettrico asincrono raffreddato ad aria.

Il raffreddamento ad aria determina una notevole rumorosità che rende il funzionamento della pompa assai fastidioso, sia che la si adoperi airintemo di un edificio che, per varie ore, in particolare al mattino e alla sera, in ambiente esterno per scopi di irrigazione. Inoltre il raffreddamento ad aria rende necessario l’impiego di un motore compatibile con le esigenze di raffreddamento, quindi di dimensioni relativamente elevate, con conseguente ricaduta sul peso della pompa.

Inoltre un essenziale requisito di queste pompe è che devono essere riempite di acqua prima della loro messa in funzione. In caso contrario, come spesso succede per dimenticanza o inesperienza, il funzionamento a secco della pompa determina in pochi minuti il surriscaldamento degli organi meccanici della pompa stessa e il loro conseguente danneggiamento, talvolta di tipo irreparabile.

Lo stesso può avvenire in caso di funzionamento a vuoto dovuto a vari altri motivi, per esempio se l' elettrovalvola di controllo dell’ irrigazione viene chiusa senza che sia disattivata la pompa, se il tubo di aspirazione non è fissato all'imboccatura della pompa a tenuta ermetica oppure non è stagno oppure è ostruito oppure ancora ha la bocca di ingresso fuori dall’acqua, se la fonte di approvvigionamento idrico si è prosciugata, e così via.

Per ovviare a questo inconveniente le pompe sono talvolta completate con dispositivi accessori di tipo elettromeccanico, separati o integrati nella pompa, che rilevano il flusso dell’acqua all’interno della camera di pompaggio e, se questo è inferiore ad un minimo predeterminato, interrompono il funzionamento della pompa. Questi dispositivi accessori, previsti ad esempio in EP-A-0819851, sono tuttavia relativamente complessi e spesso fonti di inconvenienti vari.

Sono note pompe centrifughe in cui, come descritto ad esempio in nel brevetto italiano 1269152, un sensore di temperatura è inserito nella camera di pompaggio in modo da operare in condizione di immersione nell’acqua presente all’interno della camera di pompaggio.

Questa soluzione non permette tuttavia di rilevare una condizione di completa assenza di acqua, quale quella che si verifica al momento della prima attivazione della pompa o alla sua riattivazione dopo una pausa prolungata, per esempio al termine dell’inverno.

Inoltre il sensore di temperatura così disposto non è in grado di ovviare ad una situazione di pericolo per la guarnizione di tenuta posta tra l’albero motore e la girante della pompa, quale quella che può determinarsi nel caso che il livello dell’acqua al intemo della pompa sia abbastanza basso da scoprire la guarnizione di tenuta prima che la temperatura dell’acqua salga ad un livello tale da determinare l’intervento del sensore di temperatura. In tal caso la guarnizione di tenuta diventa rapidamente molto calda e si danneggia in modo distruttivo; inoltre l’elevata energia calorica che si produce sull’albero motore viene trasferita nella camera pompa, dove crea un effetto di cavitazione e riduce l’incremento di temperatura dell’acqua rispetto a quello della guarnizione di tenuta, che conseguentemente finisce per danneggiarsi prima che il sensore di temperatura possa intervenire per causare l’arresto della pompa. D’altra parte, se la temperatura di commutazione venisse regolata ad un valore più basso, in caso di elevata temperatura dell’acqua o dell’ambiente esterno il sensore di temperatura potrebbe agire troppo presto.

Un altro inconveniente delle pompe attualmente in uso è legato alla funzione automatica on-off normalmente presente, che consente di disattivare automaticamente la pompa quando, a seguito della chiusura della valvola di erogazione dell’acqua, la pressione di mandata raggiunge il valore massimo consentito e di riattivarla altrettanto automaticamente quando, a seguito della riapertura della valvola, la pressione di mandata diminuisce nuovamente scendendo al di sotto del suo valore statico. Per ottenere questo risultato, come descritto ad esempio in WO-A-96/23936, sono impiegati interruttori elettromeccanici sensibili alla pressione, che sono piuttosto complessi e necessitano di regolazione e di misuratori di pressione a diaframma e molla di dimensioni non indifferenti. Inoltre il misuratore di pressione deve essere immerso nel flusso dell’acqua con conseguenti problemi di assemblaggio e tenuta idraulica.

Un ulteriore inconveniente delle pompe attualmente note consiste nel fatto che con la pompa a riposo è possibile un’indesiderata attivazione della pompa, dovuta ad azionamento non autorizzato di un interruttore integrato nella pompa o a riduzione di pressione sotto al valore di azionamento automatico, che può condurre all’ allagamento dell’area circostante.

Inoltre non esistono nelle pompe note sistemi di temporizzazione integrati che consentano di attivare e disattivare automaticamente la pompa ad istanti prestabiliti. Esiste soltanto la possibilità di interporre tra il tubo di mandata e la pompa una centralina computerizzata che sente la caduta di pressione conseguente all’apertura di una valvola di erogazione e conseguentemente comanda l’attivazione della pompa, e viceversa. Questa soluzione è però ovviamente possibile soltanto con pompe munite di interruttore sensibile alla pressione.

Infine un inconveniente tipico delle pompe raffreddate ad acqua consiste nel fatto che l’attacco per il tubo flessibile di uscita dell’acqua è posto sulla sommità della carcassa della pompa, per cui il tubo di scarico deve estendersi verticalmente dalla pompa e poi discendere verso il suolo con conseguente possibilità di rottura del tubo stesso.

In vista di questo stato della tecnica, lo scopo principale della presente invenzione è quello di realizzare una pompa centrifuga con raffreddamento ad acqua che sia in grado di ovviare al funzionamento a vuoto della pompa sia in caso di pompa vuota che in caso di pompa parzialmente riempita con acqua. Un altro scopo della presente invenzione è quello di realizzare una pompa centrifuga con raffreddamento ad acqua che preveda una funzione automatica on-off realizzata con interruttore di tipo diverso e più semplice rispetto agli attuali interruttori con misuratore di pressione.

Ancora un scopo della presente invenzione è quello di realizzare una pompa centrifuga con raffreddamento ad acqua che renda sostanzialmente impossibile un’indesiderata attivazione della pompa.

Un ulteriore scopo della presente invenzione è quello di realizzare una pompa centrifuga con raffreddamento ad acqua che preveda la possibilità di attivare e disattivare automaticamente la pompa stessa ad istanti prestabiliti.

Ancora un ulteriore scopo della presente invenzione è quello di realizzare una pompa centrifuga con raffreddamento ad acqua che preveda una diversa e più comoda sistemazione dell’attacco per il tubo di uscita dell5 acqua.

In considerazione degli scopi suddetti la presente invenzione consiste in una pompa centrifuga comprendente un corpo pompa con una camera pompa ed una camera motore raffreddata ad acqua comunicanti tra loro, almeno uno stadio di pompaggio a chiocciola e girante alloggiato in detta camera pompa ed un motore elettrico con carcassa di chiusura alloggiato in detta camera motore e collegato meccanicamente a detta girante tramite un albero motore munito di mezzi di tenuta idraulica, caratterizzata dal fatto di comprendere almeno un sensore di temperatura a commutazione disposto all’intemo di una parte di detta carcassa del motore in contatto con l’acqua di raffreddamento e collegato elettricamente ad un’a unità di controllo in modo da interrompere l’alimentazione elettrica a detto motore in caso di rilevamento di una temperatura interna a detta carcassa che superi un limite predeterminato.

In questo modo è stata ottenuta una pompa centrifuga che in primo luogo sostituisce il tradizionale raffreddamento ad aria con un raffreddamento ad acqua che consente di ridurre notevolmente la rumorosità della pompa e rende possibile l’impiego di un motore più piccolo e meno pesante.

In secondo luogo la disposizione del sensore di temperatura aH’intemo della carcassa del motore consente di rilevare un indesiderato e pericoloso aumento della temperatura del motore non solo in condizioni di funzionamento a vuoto ma anche in presenza di un piccolo livello di acqua. Le buone condizioni del motore e della guarnizione di tenuta posta sull’albero di collegamento tra il motore e la girante della pompa sono così assicurate in entrambi i casi.

Se desiderato, un elemento riscaldante può essere posto vicino al sensore di temperatura per consentire un minore tempo di risposta dello stesso.

In una sua forma di realizzazione preferita la pompa secondo l’invenzione prevede una funzione automatica on-off realizzata per mezzo di un interruttore che utilizza, anziché un misuratore di pressione, un misuratore di sforzo meccanico (per esempio del tipo a quarzo o DMS) a sua volta assoggettato alla pressione idraulica di esercizio della pompa.

Nella pompa è inoltre preferibilmente integrato un interruttore azionabile a distanza mediante telecomando con ricevitore a sua volta integrato nella pompa stessa.

E’ inoltre preferibilmente previsto un temporizzatore direttamente integrato nella pompa. In tal caso si può fare a meno delle usuali elettrovalvole di erogazione dell’acqua.

E’ anche possibile prevedere una pompa con temporizzatore, che sia priva di circuito on-off controllato in pressione. Ciò condurrebbe ad una concezione generale economica di un sistema di irrigazione automatica con pompa.

Infine è preferibilmente previsto che la pompa abbia un attacco orizzontale per tubo flessibile di uscita dell’acqua, che sia posto vicino al suolo ed abbia una filettatura esterna idonea per l’avvitamento di un raccordo maschio per usuale sistema di irrigazione a tubi flessibili. Il tubo flessibile è così salvaguardato e non esistono problemi di connessione della pompa al sistema di distribuzione dell’acqua per scopi di irrigazione.

Queste ed altre caratteristiche della presente invenzione, unitamente ai vantaggi che ne derivano, saranno rese maggiormente evidenti dalla seguente descrizione dettagliata di una sua forma di realizzazione pratica illustrata a titolo di esempio non limitativo negli uniti disegni, in cui:

la figura 1 è una vista in sezione longitudinale di una pompa secondo la presente invenzione;

la figura 2 mostra lo schema elettrico di massima della circuiteria elettronica di controllo della pompa di figura 1 ;

le figure 3 e 4 mostrano, rispettivamente in sezione longitudinale e in pianta dal basso, il dettaglio meccanico di una variante della pompa di figura 1.

La pompa centrifuga mostrata in figura 1 è una pompa di superficie che comprende un corpo pompa 1 provvisto di piedini di appoggio 2 e di maniglia di sollevamento e trasporto 3. Al’interno del corpo pompa 1 sono definite una camera pompa 4 ed una camera motore 5 comunicanti tra loro tramite una finestra 6.

Nella camera pompa 4 è alloggiata una pompa centrifuga 7 a due stadi, ciascuno formato da una chiocciola esterna 8 e da una girante 9, quest’ultima calettata su un albero motore 10. La camera pompa 4 è munita di una bocca di caricamento acqua 11, normalmente chiusa da un tappo 12, per il caricamento iniziale dell’acqua necessaria per il funzionamento della pompa, di un attacco 13 per tubo flessibile di aspirazione acqua e di una bocca di scarico acqua 14, normalmente chiusa da un tappo 15 e munita di valvola di non-ritomo 16 con molla 17, per lo scarico dell’acqua al momento della messa a riposo della pompa.

Nella camera motore 5 è alloggiato un motore elettrico 18 formato da uno statore 19 e da un rotore 20, da cui si estende, da una parte, l’albero motore 10 e, dall’altra parte, un prolungamento posteriore 21 dello stesso. Lo statore 19 è alloggiato all’interno di una carcassa 22 in acciaio inossidabile, che ad un’estremità è supportata da una parete di chiusura posteriore 23 del corpo pompa 1 con interposizione di un anello di sigillatura 24 e all’altra estremità è supportata, ancora con interposizione di un anello di sigillatura 25, da una parte a manicotto 26 che si estende da un divisorio 27 con anelli di sigillatura 28 e 29 interposto tra la camera pompa 4 e la camera motore 5 per permettere all’acqua di pompaggio di raggiungere la camera motore 5 attraverso la finestra 6 ma non l’albero motore 10 e, attraverso esso, il rotore 20. L’albero motore 10 ed il suo prolungamento posteriore 21 sono rispettivamente supportati in modo girevole dalla suddetta parte a manicotto 26 e dalla parete posteriore 23 del corpo pompa 1 tramite rispettivi cuscinetti a sfere 30 e 31. Una guarnizione di tenuta 32 è interposta tra l’albero motore 10 e il divisorio 27 per impedire all’acqua di pompaggio di filtrare attraverso le superfici di accoppiamento degli stessi. L’eventuale acqua filtrata è comunque destinata ad essere scaricata attraverso un passaggio verticale 33.

Dalla camera motore 5 si estende orizzontalmente, in prossimità della superficie di appoggio definita dai piedini 2, un attacco 34 con filettatura esterna 35 per un tubo flessibile di uscita dell’acqua pompata.

Nella parte superiore della camera motore 5 è disposto un misuratore di pressione 36 costituito da un pistoncino 37 sollecitato dalla pressione dell’acqua presente nella camera suddetta e da un quarzo 38 su cui il pistoncino 37 agisce per convertire la sollecitazione meccanica così esercitata in una tensione elettrica. Tramite un cavetto elettrico 39 tale tensione elettrica è trasmessa ad un circuito elettronico di controllo (non mostrato) contenuto in una scatola 40 fissata posteriormente al corpo pompa 1. Al suddetto circuito di controllo è pure collegato tramite una coppia di conduttori elettrici 41 ravvolgimento statorico del motore elettrico 18, come pure, tramite un cavetto elettrico 42 un sensore di temperatura 43 a termocoppia o bimetallo fissato airintemo della carcassa 22 del motore elettrico 18 allo scopo di rilevare la temperatura interna del motore e determinare l’interruzione dell’alimentazione elettrica al motore 18. Un elemento riscaldante, non mostrato nei disegni, può essere posto all’interno della carcassa 22 in prossimità del sensore di temperatura 43. Un cavo elettrico 44 permette il collegamento del circuito di controllo, e quindi della pompa nel suo complesso, ad un appropriata alimentazione elettrica.

Infine un carter 45 sagomato a piacimento del costruttore racchiude l’intero corpo pompa 1, fatta eccezione per i piedini 2, la maniglia 3, gli attacchi di ingresso e uscita acqua 13 e 34, le bocche di caricamento e scarico 14 e 16 e la scatola 40 di contenimento del circuito elettronico di controllo.

Una rappresentazione schematica del circuito elettronico di controllo è mostrata in figura 2, dove il circuito suddetto è indicato complessivamente con il numero di riferimento 46 e comprende fondamentalmente una unità di controllo a microprocessore 47 addetta al controllo del motore elettrico 18. L’unità di controllo 47 realizza anche una funzione di interruttore on-off sotto il controllo del misuratore di pressione 36 e del sensore di temperatura 43 e sotto l’ulteriore comando di un telecomando 48 composto da un radioricevitore 49 integrato nella pompa e da un radiotrasmettitore esterno 50 e di un temporizzatore integrato 51.

Nelle figure 3 e 4 è invece mostrato il dettaglio di una variante della pompa di figura 1, che prevede l’impiego di un misuratore di sforzo meccanico 52 di tipo DMS al posto del misuratore di pressione 36. Il misuratore di sforzo meccanico 52 è esemplificativamente inserito nell’attacco di uscita acqua 34 e consiste, sempre esemplificativamente, in una piastrina 53 con conduttori elettrici 54 a resistenza variabile con lo sforzo esercitato sulla piastrina.

La pompa illustrata nei disegni è destinata a funzionare nel modo che verrà qui esposto.

Il vano interno del corpo pompa 1 va innanzitutto riempito di acqua prima della messa in funzione della pompa. A tale scopo si toglie il tappo 15 e si immette acqua attraverso la bocca di caricamento 14. Fatto ciò, ovviamente previo collegamento dell’attacco 13 di ingresso della pompa stessa ad un tubo flessibile di aspirazione che pesca nella fonte di approvvigionamento idrico prescelta e dell’attacco di uscita 34 ad un tubo flessibile di erogazione dell’acqua all’utenza, la pompa viene attivata collegando il cavo elettrico 44 ad un’appropriata alimentazione elettrica ed azionando il telecomando 48.

All’istante fissato dal temporizzatore 51 e per la durata fissata dal temporizzatore medesimo il motore elettrico 18 viene messo in funzione e comanda la rotazione della doppia girante 9 della pompa centrifuga. Comincia così il pompaggio dell’acqua dall’ingresso 13 all’uscita 34 con una circolazione dell’acqua stessa all’ interno del corpo pompa 1 che permette il raffreddamento ad acqua del motore elettrico 18.

In caso di totale o parziale mancanza di acqua al’interno del corpo pompa 1 il sensore di temperatura 43 comanda l’arresto del motore 18 per la salvaguardia del motore stesso, degli organi meccanici della pompa e della guarnizione di tenuta 32 posta sull’albero motore 10.

Il misuratore di pressione 36 o, in alternativa, il misuratore di sforzo meccanico 52 comanda automaticamente, con funzione on-off, l’arresto della pompa quando la pressione dell’acqua all’interno del corpo pompa 1 supera un valore predeterminato e la ripartenza della pompa stessa al riabbassarsi della pressione.

Ancora attraverso il telecomando 48 viene comandata la messa a riposo della pompa.

Claims (9)

1. RIVENDICAZIONI 1. Pompa centrifuga comprendente un corpo pompa (1) con una camera pompa (4) ed una camera motore (5) raffreddata ad acqua comunicanti tra loro, almeno uno stadio di pompaggio (7) a chiocciola (8) e girante (9) alloggiato in detta camera pompa (4) ed un motore elettrico (18) con carcassa di chiusura (22) alloggiato in detta camera motore (5) e collegato meccanicamente a detta girante (9) tramite un albero motore (10) munito di mezzi di tenuta idraulica (32), caratterizzata dal fatto di comprendere almeno un sensore di temperatura a commutazione (43) disposto all’interno di una parte di detta carcassa (22) del motore (18) in contatto con l’acqua di raffreddamento e collegato elettricamente ad un’unità di controllo (47) in modo da inteirompere l’alimentazione elettrica a detto motore (18) in caso di rilevamento di una temperatura interna a detta carcassa (22) che superi un limite predeterminato.
2. 2. Pompa secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto di comprendere un elemento riscaldante posto in prossimità del sensore di temperatura a commutazione (43).
3. 3. Pompa secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detto corpo pompa (1) ha un attacco orizzontale (34) per tubo flessibile di uscita dell’acqua, che è posto in prossimità della superficie di appoggio della pompa.
4. 4. Pompa secondo la rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che detto attacco di uscita (34) ha una filettatura esterna (35) idonea per l’avvitamento di un raccordo maschio per sistema di irrigazione a tubi flessibili.
5. 5. Pompa secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto di comprendere un misuratore di pressione (36) posto all’interno della camera motore (5) e collegato elettricamente a detta unità di controllo (47) per realizzare una funzione automatica on-ofF al variare della pressione al’interno del corpo pompa (1).
6. 6. Pompa secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto di comprendere un misuratore di sforzo meccanico (52) posto all’esterno della camera motore (5) e collegato elettricamente a detta unità di controllo (47) per realizzare una funzione automatica on-off al variare della pressione all’ interno del corpo pompa ( 1 ).
7. 7. Pompa secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto di comprendere un telecomando (48) con ricevitore integrato (49) associato a detta unità di controllo (47).
8. 8. Pompa secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto di comprendere un temporizzatore integrato (51) associato a detta unità di controllo (47).
9. 9. Pompa secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto di comprendere un carter sagomato (45) posto attorno al corpo pompa (1).