ITMI20072219A1 - Valvola di sovrappressione e pompa di alta pressione comprendente tale valvola di sovrappressione - Google Patents
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Description
DESCRI ZIONE
La presente invenzione è relativa ad una valvola di sovrappressione. In particolare, la presente invenzione è relativa ad una valvola di sovrappressione e ad una pompa di alta pressione per un motore a combustione interna comprendente tale valvola di sovrappressione .
I motori a combustione interna comprendono solitamente una pompa di bassa pressione, una pompa di alta pressione, un collettore, un circuito di alimentazione di bassa pressione che collega la pompa di bassa pressione con la pompa di alta pressione ed un circuito di mandata di alta pressione che collega la pompa di alta pressione con il collettore, generalmente detto common rail.
II circuito di bassa pressione comprende generalmente un'elettrovalvola di dosaggio, la quale è atta a controllare la quantità di combustibile che deve alimentare la pompa di alta pressione, ed una valvola di sovrappressione, la quale provvede a scaricare il combustibile in eccesso che viene fornito dalla pompa di bassa pressione in modo da evitare danni nel circuito di bassa pressione dovuti a pressioni alte.
Le valvole di sovrappressione che vengono generalmente utilizzate per questo scopo comprendono un corpo valvola, il quale definisce una cavità cilindrica avente un asse longitudinale ed una porzione di un condotto di scarico in comunicazione con la cavità cilindrica, un pistone scorrevole rispetto al corpo valvola.nella cavità cilindrica lungo l'asse longitudinale, ed una molla, la quale è alloggiata in una camera a volume variabile definita da una porzione della cavità cilindrica compresa tra il pistone ed un elemento di chiusura.
In uso, il combustibile in eccesso spinge il pistone all'interno della cavità cilindrica, vincendo la forza opposta dalla molla, fino a liberare il condotto di scarico dal pistone e a consentire il passaggio del combustibile nel condotto di scarico.
Le valvole di questo tipo soffrono tuttavia di un inconveniente principale.
Durante l'uso tali valvole possono risultare molto rumorose. Ciò è principalmente dovuto a fenomeni di cavitazione, i quali determinano la formazione di bolle d'aria all'interno della camera a volume variabile generando vibrazioni che vengono trasmesse ai condotti a cui è collegata la valvola. Tali vibrazioni provocano un effetto di risonanza quando i condotti di bassa pressione a cui è collegata la valvola sono realizzati in metallo.
È uno scopo della presente invenzione quello di realizzare una valvola di sovrappressione che sia priva degli inconvenienti qui evidenziati dell'arte nota; in particolare, è uno scopo del trovato quello di realizzare una valvola che sia silenziosa e al contempo di facile ed economica realizzazione.
In accordo con tali scopi, la presente invenzione è relativa ad una valvola di sovrappressione di un combustibile disposta lungo un circuito di alimentazione del combustibile tra una pompa di bassa pressione ed una pompa di alta pressione; la valvola comprendendo un corpo valvola, il quale definisce una cavità cilindrica avente un asse longitudinale e collegata ad un condotto del circuito di alimentazione del combustibile, ed una porzione di un condotto di scarico in comunicazione con la cavità cilindrica; un pistone scorrevole rispetto al corpo valvola nella cavità cilindrica lungo l'asse longitudinale; ed una molla, la quale è alloggiata in una camera a volume variabile definita da una porzione della cavità cilindrica compresa tra il pistone ed un elemento di chiusura; la valvola essendo caratterizzata dal fatto che il pistone è provvisto di un foro passante, il quale è alimentato col combustibile e sfocia nella camera a volume variabile, e che il corpo valvola è provvisto di un foro di scarico del combustibile, il quale mette in comunicazione la camera a volume variabile con il condotto di scarico.
È un ulteriore scopo della presente invenzione quello di realizzare una pompa di alta pressione silenziosa e affidabile. In accordo con tali scopi la presente invenzione è relativa ad una pompa di alta pressione comprendente un corpo pompa, una porzione di un circuito di alimentazione dì combustibile di bassa pressione, almeno un pompante, ed una porzione di un circuito di mandata di alta pressione; la pompa di alta pressione essendo caratterizzata dal fatto di comprendere una valvola di sovrappressione di combustibile come rivendicato nelle rivendicazioni da 1 a 10, la quale è disposta lungo la porzione del circuito di alimentazione.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno chiari dalla descrizione che segue di un suo esempio non limitativo di attuazione, con riferimento alle figure dei disegni annessi, in cui:
- la figura 1 è uno schema di un circuito di alimentazione di combustibile ad un motore a combustione interna in cui sono illustrate la valvola di sovrappressione e la pompa di alta pressione secondo la presente invenzione;
- la figura 2 è una vista in sezione, con parti asportate per chiarezza, della valvola di sovrappressione in una prima posizione operativa;
- la figura 3 è una vista in sezione, con parti asportate per chiarezza, della valvola di sovrappressione in una seconda posizione operativa.
In figura 1 è illustrato con il numero di riferimento 1 un circuito di alimentazione di combustibile ad un motore a combustione interna. Il circuito 1 comprende una pompa di alta pressione 2, la quale comprende un corpo pompa 4 e tre pompanti 5, un circuito di alimentazione 7 di bassa pressione, il quale collega una pompa di bassa pressione (non illustrata per semplicità nelle figure allegate) con la pompa di alta pressione 2, un circuito di mandata 8 di alta pressione, il quale mette in comunicazione la pompa di alta pressione 2 con un common rail (non illustrato nelle figure allegate), un'elettrovalvola di dosaggio 10 ed una valvola di sovrappressione 11.
In particolare, il corpo pompa 4, indicato in figura 1 con una linea tratto punto, comprende una porzione 13 del circuito di alimentazione 7 di bassa pressione ed una porzione 14 del circuito di mandata di alta pressione. Preferibilmente l'elettrovalvola di dosaggio 10 e la valvola di sovrappressione 11 sono montate direttamente sul corpo pompa 4.
Ciascun pompante 5 è definito da un rispettivo cilindro 16 su cui scorre di moto alterno un rispettivo pistone 18. Ogni cilindro 16 è in comunicazione con il circuito di alimentazione 7 attraverso una valvola di alimentazione 19, ed è in comunicazione con il circuito di mandata 8 attraverso una valvola di mandata 20.
I tre pompanti 5 sono disposti radialmente a 120° rispetto ad un albero 22, che fa parte di un meccanismo di azionamento 23 dei tre pistoni 18. Il meccanismo di azionamento 23 comprende essenzialmente un eccentrico 24 di azionamento dei tre pistoni 18, il quale è fissato sull'albero 22 girevole in modo noto su supporti portati dal corpo pompa 4. L'eccentrico 24 è atto ad azionare un anello prismatico 25 avente tre facce piane 26, a ciascuna delle quali è appoggiato un rispettivo pistone 18 del pompante 5.
Il circuito di alimentazione 7 è definito da un condotto 28 che mette in comunicazione la pompa di bassa pressione (non illustrata nelle figure allegate) con la pompa di alta pressione 2 attraverso l'elettrovalvola di dosaggio 10 e da un condotto 30 che alimenta la valvola di sovrappressione 11 con il combustibile in eccesso non necessario per l'alimentazione della pompa di alta pressione 2.
Lungo il condotto 28, a valle della pompa di bassa pressione e a monte dell'elettrovalvola di dosaggio 10, è preferibilmente disposto un filtro 31 di separazione dello sporco e/o dell'acqua dal combustibile aspirato dalla pompa di bassa pressione.
L'elettrovalvola di dosaggio 10 è atta a controllare la quantità di combustibile alimentata alla pompa di alta pressione 2. Preferibilmente, l'elettrovalvola di dosaggio 10 è controllata da un'unità elettronica, non illustrata nelle figure allegate, in base alle condizioni operative del motore. La valvola di sovrappressione 11 è alimentata dal condotto 30 ed è atta a scaricare il combustibile in eccesso in un condotto di scarico 33, il quale è in comunicazione con un collettore di scarico 34 atto a scaricare il combustibile in eccesso del common rail (non illustrato nelle figure allegate) in un serbatoio di carburante (non illustrato nelle figure allegate).
Come vedremo in dettaglio più avanti, la valvola di sovrappressione 11 è collegata inoltre ad un condotto di uscita 36, il quale scarica combustibile nel condotto di scarico 33.
Con riferimento alla figura 2, la valvola di sovrappressione 11 comprende un corpo valvola 40, il quale si estende sostanzialmente lungo un asse A longitudinale e definisce una cavità cilindrica 41 ed una porzione 42 del condotto di scarico 33. La cavità cilindrica 41 si estende lungo l'asse A longitudinale ed è direttamente collegata al condotto 30 del circuito di alimentazione 7 di bassa pressione, mentre la porzione 42 del condotto di scarico 33 è disposta sostanzialmente ortogonale all'asse A longitudinale ed è in comunicazione con la cavità cilindrica 41.
La valvola di sovrappressione 11 comprende inoltre un pistone 44, scorrevole rispetto al corpo valvola 40 nella cavità cilindrica 41, una molla 46 ed un elemento di chiusura 47.
La molla 46 è alloggiata in una camera a volume variabile 49 definita da una porzione della cavità cilindrica 41 compresa tra il pistone 44 e l'elemento di chiusura 47. In particolare, l'elemento di chiusura 47 è una sfera piantata per interferenza all'interno della cavità cilindrica 41 in una posizione determinata in fase di assemblaggio ed è atta a definire una base di appoggio per la molla 46.
Il pistone 44 è provvisto di un foro passante 52, il quale attraversa completamente il pistone 44 sostanzialmente lungo l'asse A mettendo in comunicazione la camera a volume variabile 49 sostanzialmente con il condotto 30 (figura 2) o con l'interno della cavità cilindrica 41 (figura 3).
Il foro passante 52 presenta, in prossimità dello sbocco nella camera a volume variabile 49, una strozzatura 54 calibrata in modo da garantire il passaggio di una ridotta portata di combustibile.
Il corpo valvola 40 è provvisto di un foro di scarico 56 passante, il quale mette in comunicazione la camera a volume variabile 49 con il condotto di uscita 36. In particolare, il foro di scarico 56 è sostanzialmente obliquo rispetto all'asse A longitudinale e presenta una strozzatura 58 calibrata in modo da garantire il passaggio di una ridotta portata di combustibile.
La strozzatura 54 calibrata e la strozzatura 58 calibrata presentano la medesima sezione di passaggio.
Il corpo valvola 40 presenta, sostanzialmente in posizione centrale, una porzione 59 esternamente filettata per consentire un diretto avvitamento del corpo valvola 40 al corpo pompa 4 della pompa di alta pressione 2.
Il corpo valvola 40 è infine provvisto di un coperchio forato 60 e di una guarnizione 61.
Il coperchio forato 60 è disposto tra la cavità cilindrica 41 e il condotto 30 del circuito di alimentazione 7 di bassa pressione, funge da fine corsa per il pistone 44 e isola il flusso del combustibile a monte della valvola di sovrappressione 11 da quello a valle della valvola di sovrappressione 11.
La guarnizione 61 è disposta in un recesso 63 del corpo valvola 40 sostanzialmente disposto in corrispondenza di una estremità del corpo valvola 40 a contatto con il condotto 30.
In uso, quando la pressione del combustìbile nel condotto 30 supera un valore predeterminato, il combustibile nel condotto 30 spinge il pistone 44 lungo la cavità cilindrica 41, vincendo la forza opposta dalla molla 46, fino a liberare il condotto di scarico 33 dal pistone 44 e consentire il passaggio del combustibile nel condotto di scarico 33 {vedi figura 3) .
Parte del combustibile giunge nella camera a volume variabile 49 attraverso il foro passante 52 della cavità cilindrica 41 e fuoriesce attraverso il foro di scarico 56 anche per effetto della riduzione del volume a disposizione nella camera a volume variabile 49.
La strozzatura 54 del foro passante 52 e la strozzatura 58 del foro di scarico 56 sono calibrate in modo tale da determinare un valore di pressione del combustibile all'interno della camera a volume variabile 49 tale da contenere fenomeni di cavitazione evitando così di dare luogo a fenomeni di risonanza.
Risulta infine evidente che alla valvola di sovrappressione e alla pompa di alta pressione qui descritti possono essere apportate modifiche e varianti senza uscire dall'ambito delle rivendicazioni allegate.
Claims (12)
- RIVENDICAZIONI 1. Valvola di sovrappressione di un combustibile disposta lungo un circuito di alimentazione (7) del combustibile tra una pompa di bassa pressione ed una pompa di alta pressione (2); la valvola (11) comprendendo un corpo valvola (40), il quale definisce una cavità cilindrica (41) avente un asse (A) longitudinale e collegata ad un condotto (30) del circuito di alimentazione (7) del combustibile, ed una porzione (42) di un condotto di scarico (33) in comunicazione con la cavità cilindrica (41); un pistone (44) scorrevole rispetto al corpo valvola (40) nella cavità cilindrica (41) lungo l'asse (A) longitudinale; ed una molla (46), la quale è alloggiata in una camera a volume variabile (49) definita da una porzione della cavità cilindrica (41) compresa tra il pistone (44) ed un elemento di chiusura (47); la valvola (11) essendo caratterizzata dal fatto che il pistone (44) è provvisto di un foro passante (52), il quale è alimentato col combustibile e sfocia nella camera a volume variabile (49), e che il corpo valvola (40) è provvisto di un foro di scarico (56) del combustibile, il quale mette in comunicazione la camera a volume variabile (49) con il condotto di scarico (33).
- 2. Valvola secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che il foro passante (52) è provvisto di una prima strozzatura (54) calibrata per il passaggio di una ridotta portata di combustibile.
- 3 . Valvola secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzata dal fatto che il foro passante (52) attraversa longitudinalmente il pistone (44) lungo una direzione sostanzialmente parallela all'asse (A) longitudinale .
- 4 . Valvola secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 3, caratterizzata dal fatto che il foro di scarico (56) è provvisto di una seconda strozzatura (58) calibrata per il passaggio di una ridotta portata di combustibile.
- 5. Valvola secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzata dal fatto che il foro di scarico (56) si estende nel corpo valvola (40) lungo una direzione sostanzialmente trasversale all'asse (A) longitudinale.
- 6. Valvola secondo le rivendicazioni 2 e 4, caratterizzata dal fatto che la prima e la seconda strozzatura (54, 58) hanno la medesima sezione di passaggio.
- 7. Valvola secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzata dal fatto che il foro di scarico (56) è collegato ad un condotto di uscita (36) atto a scaricare il fluido nel condotto di scarico (33).
- 8. Valvola secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzata dal fatto che il corpo valvola (40) comprende una porzione (59) esternamente filettata.
- 9. Valvola secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzata dal fatto che l'elemento di chiusura (47) è una sfera piantata per interferenza all'interno della camera a volume variabile (49).
- 10. Valvola secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzata dal fatto che la porzione (42) del condotto di scarico (33) è sostanzialmente ortogonale all'asse (A) longitudinale.
- 11. Pompa di alta pressione comprendente un corpo pompa (4), almeno un pompante (5), una porzione (13) di un circuito di alimentazione (7) di combustibile di bassa pressione, ed una porzione (14) di un circuito di mandata (8) di alta pressione; la pompa di alta pressione (2) essendo caratterizzata dal fatto di comprendere una valvola (11) di sovrappressione di combustibile come rivendicato nelle rivendicazioni da 1 a 10, la quale è disposta lungo la porzione (13) del circuito di alimentazione (7).
- 12. Pompa secondo la rivendicazione 10, caratterizzata dal fatto che la valvola (11) di sovrappressione di combustibile è avvitata al corpo pompa (4).
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