ITMI20090017U1

ITMI20090017U1 - SET OF SEPARATION BETWEEN THE HIGH PRESSURE CHAMBER AND THE LOW PRESSURE CHAMBER IN A VOLUMETRIC PUMP

Info

Publication number: ITMI20090017U1
Application number: IT000017U
Authority: IT
Inventors: Vittorio Andreis; Stefano Copelli
Original assignee: Fluid O Tech Srl
Priority date: 2009-01-26
Filing date: 2009-01-26
Publication date: 2010-07-27
Also published as: EP2211059A2; EP2211059A3

Description

DESCRIZIONE DESCRIPTION

Il presente trovato si riferisce ad un assieme di separazione tra la camera di alta pressione e la camera di bassa pressione in una pompa volumetrica, in particolare ma non esclusivamente una pompa volumetrica ad ingranaggi interni utilizzabile per il trattamento di liquidi alimentari. The present invention relates to a separation assembly between the high pressure chamber and the low pressure chamber in a volumetric pump, in particular but not exclusively a volumetric pump with internal gears usable for the treatment of food liquids.

Come è noto, una pompa volumetrica è un particolare tipo di pompa che sfrutta la variazione di volume in una camera per provocare un’aspirazione o una spinta su un fluido incomprimibile. Tra le pompe volumetriche si annoverano le pompe rotative del tipo ad ingranaggi, in cui la variazione del volume della camera di lavoro è ottenuta tramite la rotazione di elementi, tipicamente due ruote dentate che ingranano l’una con l’altra, in grado di delimitare camere rotanti a volume variabile. Le pompe ad ingranaggi sono ampiamente utilizzate per il trattamento di fluidi non alimentari, abrasivi e con particelle in sospensione, di dimensioni e durezze anche considerevoli, ed in genere in tutte quelle applicazioni in cui il liquido da trasferire è particolarmente viscoso. As is known, a volumetric pump is a particular type of pump that exploits the volume variation in a chamber to cause a suction or thrust on an incompressible fluid. Volumetric pumps include gear type rotary pumps, in which the variation in the volume of the working chamber is obtained through the rotation of elements, typically two toothed wheels that mesh with each other, capable of delimiting rotating chambers with variable volume. Gear pumps are widely used for the treatment of non-food fluids, abrasive and with suspended particles, of considerable size and hardness, and in general in all those applications in which the liquid to be transferred is particularly viscous.

In particolare, le pompe cosiddette ad ingranaggi interni sono costruite con i due ingranaggi posti uno all’interno dell’altro ma su assi sfalsati. Un assieme di separazione provvede a separare i due ingranaggi per mezzo di un setto divisorio a forma di mezzaluna. La depressione provocata dal movimento degli ingranaggi, quando i rispettivi denti si allontanano reciprocamente, consente l’ingresso del liquido nella cavità che si viene a creare tra i denti degli ingranaggi stessi. Quando invece i denti degli ingranaggi si avvicinano reciprocamente, si crea una sovrappressione che spinge il liquido verso la zona di scarico della pompa. In particular, the so-called internal gear pumps are built with the two gears placed one inside the other but on offset axes. A separation assembly separates the two gears by means of a crescent-shaped partition. The depression caused by the movement of the gears, when the respective teeth move away from each other, allows the liquid to enter the cavity that is created between the teeth of the gears themselves. On the other hand, when the gear teeth approach each other, an overpressure is created which pushes the liquid towards the pump discharge area.

Ad oggi, gli assiemi di separazione tra le camere di alta pressione e di bassa pressione in una pompa ad ingranaggi interni sono usualmente costituiti da un mozzo calettato su un perno centrale attorno al quale ruota l’ingranaggio interno della pompa. Il mozzo è sagomato in maniera tale da comprendere, realizzato in un solo pezzo con il mozzo stesso, il setto divisorio a forma di mezzaluna che separa i due ingranaggi. To date, the separation assemblies between the high pressure and low pressure chambers in an internal gear pump usually consist of a hub keyed onto a central pin around which the internal gear of the pump rotates. The hub is shaped in such a way as to include, made in a single piece with the hub itself, the crescent-shaped partition that separates the two gears.

A causa delle specifiche funzioni che si trovano a svolgere, sia l’assieme di separazione nel suo complesso che, in particolare, il setto di separazione a forma di mezzaluna sono sottoposti ad elevate sollecitazioni meccaniche. E’ quindi evidente che una loro usura eccessiva può compromettere il buon funzionamento dell’intera pompa ad ingranaggi. Due to the specific functions they have to perform, both the separation assembly as a whole and, in particular, the crescent-shaped separation partition are subjected to high mechanical stresses. It is therefore evident that their excessive wear can compromise the proper functioning of the entire gear pump.

Scopo del presente trovato è pertanto quello di realizzare un assieme di separazione tra la camera di alta pressione e la camera di bassa pressione in una pompa volumetrica, in particolare una pompa ad ingranaggi interni, che sia più efficiente e resistente all’usura rispetto agli assiemi di separazione noti del tipo sopra citato. The object of the present invention is therefore to provide a separation assembly between the high pressure chamber and the low pressure chamber in a positive displacement pump, in particular an internal gear pump, which is more efficient and wear-resistant than assemblies. separators of the type mentioned above.

Un altro scopo del trovato è poi quello di realizzare un assieme di separazione tra la camera di alta pressione e la camera di bassa pressione in una pompa volumetrica che sia particolarmente semplice ed economico da produrre. Another object of the invention is then to provide a separation assembly between the high pressure chamber and the low pressure chamber in a volumetric pump which is particularly simple and economical to produce.

Questi scopi secondo il presente trovato vengono raggiunti realizzando un assieme di separazione tra la camera di alta pressione e la camera di bassa pressione in una pompa volumetrica come esposto nella rivendicazione 1. These objects according to the present invention are achieved by providing a separation assembly between the high pressure chamber and the low pressure chamber in a volumetric pump as set forth in claim 1.

Ulteriori caratteristiche del trovato sono evidenziate dalle rivendicazioni dipendenti, che sono parte integrante della presente descrizione. Further characteristics of the invention are highlighted by the dependent claims, which are an integral part of the present description.

Le caratteristiche ed i vantaggi di un assieme di separazione tra la camera di alta pressione e la camera di bassa pressione in una pompa volumetrica secondo il presente trovato risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione seguente, esemplificativa e non limitativa, riferita ai disegni schematici allegati nei quali: The characteristics and advantages of a separation assembly between the high pressure chamber and the low pressure chamber in a volumetric pump according to the present invention will become more evident from the following description, which is exemplary and not limiting, referring to the attached schematic drawings in which:

la figura 1 è una vista in prospettiva che illustra un assieme di separazione tra la camera di alta pressione e la camera di bassa pressione in una pompa volumetrica realizzato secondo la tecnica nota; Figure 1 is a perspective view illustrating a separation assembly between the high pressure chamber and the low pressure chamber in a positive displacement pump made according to the prior art;

la figura 2 è una vista in prospettiva che illustra l’assieme di separazione di figura 1, con gli ingranaggi della pompa in configurazione montata; Figure 2 is a perspective view showing the separation assembly of Figure 1, with the pump gears in assembled configuration;

la figura 3 è una vista esplosa dei componenti mostrati in figura 2; Figure 3 is an exploded view of the components shown in Figure 2;

la figura 4 è un’altra vista esplosa dei componenti mostrati in figura 2; Figure 4 is another exploded view of the components shown in Figure 2;

la figura 5 è una vista in sezione dei componenti mostrati in figura 2; Figure 5 is a sectional view of the components shown in Figure 2;

la figura 6 è un’altra vista in sezione dei componenti mostrati in figura 2; Figure 6 is another sectional view of the components shown in Figure 2;

la figura 7 è una vista in prospettiva che illustra un primo esempio di realizzazione di un assieme di separazione tra la camera di alta pressione e la camera di bassa pressione in una pompa volumetrica realizzato secondo il presente trovato; e la figura 8 è una vista in prospettiva che illustra un secondo esempio di realizzazione di un assieme di separazione tra la camera di alta pressione e la camera di bassa pressione in una pompa volumetrica realizzato secondo il presente trovato. figure 7 is a perspective view which illustrates a first example of embodiment of a separation assembly between the high pressure chamber and the low pressure chamber in a positive displacement pump made according to the present invention; and Figure 8 is a perspective view which illustrates a second example of embodiment of a separation assembly between the high pressure chamber and the low pressure chamber in a positive displacement pump made according to the present invention.

Si precisa che, nelle diverse figure allegate, numeri di riferimento uguali indicano elementi uguali o tra loro equivalenti. It should be noted that, in the various attached figures, identical reference numbers indicate identical or mutually equivalent elements.

Con riferimento in particolare alle figure da 1 a 6, viene mostrato un assieme di separazione tra la camera di alta pressione e la camera di bassa pressione in una pompa volumetrica ad ingranaggi interni (non mostrata) realizzato secondo la tecnica nota. L’assieme di separazione, indicato complessivamente con il numero di riferimento 10, comprende un mozzo 12, di forma sostanzialmente cilindrica, reso torsionalmente solidale ad un perno centrale 14 attorno al quale ruota l’ingranaggio interno 36 della pompa. Il mozzo 12 è sagomato in maniera tale da comprendere, realizzato in un solo pezzo con il mozzo 12 stesso, un setto divisorio 16 a forma di mezzaluna, la cui funzione è quella di separare le camere di alta pressione e di bassa pressione che si vengono a creare a seguito della rotazione dei due ingranaggi 36 e 38 della pompa. Il mozzo 12 è fabbricato di norma con un materiale metallico o ceramico ad alta resistenza. With reference in particular to Figures 1 to 6, a separation assembly is shown between the high pressure chamber and the low pressure chamber in a volumetric pump with internal gears (not shown) made according to the known art. The separation assembly, indicated as a whole with the reference number 10, includes a hub 12, of a substantially cylindrical shape, made torsionally integral with a central pin 14 around which the internal gear 36 of the pump rotates. The hub 12 is shaped in such a way as to comprise, made in a single piece with the hub 12 itself, a crescent-shaped partition 16, whose function is to separate the high-pressure and low-pressure chambers that are created following the rotation of the two gears 36 and 38 of the pump. The hub 12 is usually made of a high-strength metal or ceramic material.

In figura 7 viene invece mostrato un primo esempio di realizzazione di un assieme di separazione 10 tra la camera di alta pressione e la camera di bassa pressione in una pompa volumetrica ad ingranaggi interni realizzato secondo il presente trovato. In questo esempio di realizzazione, il setto divisorio 16 a forma di mezzaluna è costituito da un componente separato rispetto al mozzo 12 ed è quindi provvisto di opportuni mezzi di collegamento al corpo del mozzo 12 stesso. Figure 7 instead shows a first example of embodiment of a separation assembly 10 between the high pressure chamber and the low pressure chamber in a volumetric pump with internal gears made according to the present invention. In this embodiment, the crescent-shaped partition 16 is made up of a separate component with respect to the hub 12 and is therefore provided with suitable means for connection to the body of the hub 12 itself.

Più precisamente, il setto divisorio 16, o lunetta flottante, è provvisto di almeno un foro centrale 18, preferibilmente passante, in cui si inserisce una spina 20 accoppiata per interferenza con il mozzo 12, così da realizzare un collegamento dinamico tra il setto divisorio 16 e il mozzo 12 stesso. Ad assieme di separazione 10 montato, l’asse della spina 20 si trova ad essere parallelo all’asse del perno centrale 14, in maniera tale che la superficie concava 22 del setto divisorio 16 a forma di mezzaluna possa circondare almeno parzialmente i denti dell’ingranaggio interno 36 della pompa. Similmente, la superficie convessa 40 del setto divisorio 16 a forma di mezzaluna si troverà a circondare almeno parzialmente i denti dell’ingranaggio esterno 38 della pompa. More precisely, the partition 16, or floating bezel, is provided with at least one central hole 18, preferably through, into which a pin 20 is inserted, coupled by interference with the hub 12, so as to create a dynamic connection between the partition 16 and the hub 12 itself. With the separation assembly 10 assembled, the axis of the pin 20 is parallel to the axis of the central pin 14, so that the concave surface 22 of the crescent-shaped partition 16 can at least partially surround the teeth of the internal gear 36 of the pump. Similarly, the convex surface 40 of the crescent-shaped partition 16 will at least partially surround the teeth of the external gear 38 of the pump.

Pertanto, grazie alla presenza della spina 20 di collegamento dinamico tra il mozzo 12 e il setto divisorio 16, le superfici concava 22 e convessa 40 di quest’ultimo sono in grado di compiere piccoli spostamenti, durante il funzionamento della pompa, per adattarsi al movimento dei denti sia dell’ingranaggio interno 36 che di quello esterno 38, con il vantaggio di ridurre i trafilamenti radiali di fluido. Therefore, thanks to the presence of the dynamic connection pin 20 between the hub 12 and the partition 16, the concave surfaces 22 and convex 40 of the latter are able to make small displacements, during the operation of the pump, to adapt to the movement of the teeth of both the internal gear 36 and the external 38, with the advantage of reducing the radial leakage of fluid.

Può essere poi prevista almeno una spina secondaria 24, anch’essa accoppiata per interferenza con il mozzo 12 ed inserita in un corrispondente foro passante 26 realizzato sul setto divisorio 16, avente la funzione di semplificare le operazioni di montaggio del setto divisorio 16 stesso sul mozzo 12. L’asse della spina secondaria 24 risulta essere parallelo a quelli della spina principale 20 e del perno centrale 14, mentre lo spessore della spina secondaria 24 stessa e, di conseguenza, il diametro del foro passante 26, sono preferibilmente inferiori rispettivamente allo spessore della spina principale 20 ed al diametro del relativo foro 18. At least one secondary pin 24 can then be provided, also coupled by interference with the hub 12 and inserted in a corresponding through hole 26 made on the partition 16, having the function of simplifying the assembly operations of the partition 16 itself on the hub. 12. The axis of the secondary pin 24 is parallel to those of the main pin 20 and of the central pin 14, while the thickness of the secondary pin 24 itself and, consequently, the diameter of the through hole 26, are preferably lower respectively than the thickness of the main pin 20 and the diameter of the relative hole 18.

In figura 8 viene infine mostrato un secondo esempio di realizzazione di un assieme di separazione 10 tra la camera di alta pressione e la camera di bassa pressione in una pompa volumetrica ad ingranaggi interni realizzato secondo il presente trovato. In questo esempio di realizzazione, tra il mozzo 12 e il setto divisorio 16 è interposto almeno un piattello di strisciamento 28 che consente agli ingranaggi 36 e 38 della pompa di non entrare in contatto con il corpo del mozzo 12 quando si trovano in rotazione. Il piattello di strisciamento 28 è provvisto di una pluralità di fori passanti 30, 32 e 34 che consentono il passaggio rispettivamente del perno centrale 14, della spina principale 20 e, quando presente, della spina secondaria 24, e che al contempo permettono di mantenere in posizione sul mozzo 12 il piattello di strisciamento 28 stesso. Figure 8 finally shows a second example of embodiment of a separation assembly 10 between the high pressure chamber and the low pressure chamber in a volumetric pump with internal gears made according to the present invention. In this example of embodiment, between the hub 12 and the partition 16 there is at least one sliding plate 28 which allows the gears 36 and 38 of the pump not to come into contact with the body of the hub 12 when they are in rotation. The sliding plate 28 is provided with a plurality of through holes 30, 32 and 34 which allow the passage of the central pin 14, of the main pin 20 and, when present, of the secondary pin 24, respectively, and which at the same time allow to maintain in position the sliding plate 28 itself on the hub 12.

Si è così visto che l’assieme di separazione tra la camera di alta pressione e la camera di bassa pressione in una pompa volumetrica secondo il presente trovato realizza gli scopi in precedenza evidenziati. In particolare, il miglioramento dell’efficienza viene raggiunto grazie: It has thus been seen that the separation assembly between the high pressure chamber and the low pressure chamber in a volumetric pump according to the present invention achieves the purposes previously highlighted. In particular, the improvement in efficiency is achieved thanks to:

- all’eliminazione dei canali di scarico, necessari per la lavorazione meccanica dell’assieme di separazione quando realizzato in un solo pezzo, che provocano fughe di portata dalla zona di alta pressione alla zona di bassa pressione della pompa, mettendo di fatto le due camere in comunicazione. Questi canali di scarico non sono infatti più necessari in presenza di un assieme di separazione fabbricato in più parti, migliorando così l’efficienza idraulica dell’intero gruppo pompa; - the elimination of the discharge channels, necessary for the mechanical processing of the separation assembly when made in one piece, which cause flow leaks from the high pressure area to the low pressure area of the pump, effectively putting the two chambers in communication. These discharge channels are in fact no longer necessary in the presence of a separation assembly manufactured in several parts, thus improving the hydraulic efficiency of the entire pump unit;

- al sistema di lunetta flottante 16, coniugato al particolare profilo interno della stessa che si posiziona, durante il funzionamento della pompa, in modo da ridurre i trafilamenti radiali di fluido, non incrementando gli attriti striscianti e quindi la coppia assorbita all’albero. - to the floating steady rest system 16, conjugated to the particular internal profile of the same which is positioned, during the operation of the pump, in order to reduce the radial leakage of fluid, not increasing the sliding friction and therefore the torque absorbed by the shaft.

La miglior resistenza all’usura viene raggiunta utilizzando materiali ceramici per la fabbricazione della lunetta flottante 16 e del piattello di strisciamento 28 degli ingranaggi 36 e 38. Questi componenti (lunetta flottante 16 e piattello di strisciamento 28) sono ottenibili mediante tecnologie di fabbricazione diffuse e consolidate, in maniera semplice e poco onerosa rispetto alla costruzione dell’assieme di separazione in un solo pezzo e con il medesimo materiale. The best wear resistance is achieved by using ceramic materials for the manufacture of the floating bezel 16 and the sliding plate 28 of the gears 36 and 38. These components (floating bezel 16 and sliding plate 28) are obtainable by means of widespread manufacturing technologies and consolidated, in a simple and inexpensive way compared to the construction of the separation assembly in a single piece and with the same material.

Infine, la riduzione dei costi di fabbricazione viene raggiunta suddividendo in più parti, geometricamente più semplici, l’assieme di separazione. Queste parti possono essere ottenute mediante lavorazioni meno onerose e con macchinari tradizionali, in luogo dei macchinari complessi necessari per la costruzione in unico pezzo, ed è quindi possibile mantenere le tolleranze necessarie con minore difficoltà. In aggiunta, la particolare geometria e il posizionamento della lunetta flottante 16 durante il funzionamento della pompa consentono una produzione con tolleranze più lasche rispetto a quelle normalmente necessarie per gli assiemi di separazione di tipo noto. Finally, the reduction in manufacturing costs is achieved by dividing the separation assembly into several, geometrically simpler parts. These parts can be obtained through less costly machining and with traditional machinery, instead of the complex machinery necessary for the construction in one piece, and it is therefore possible to maintain the necessary tolerances with less difficulty. In addition, the particular geometry and the positioning of the floating steady rest 16 during the operation of the pump allow a production with looser tolerances than those normally necessary for the separation assemblies of known type.

L’assieme di separazione tra la camera di alta pressione e la camera di bassa pressione in una pompa volumetrica del presente trovato così concepito è suscettibile in ogni caso di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nel medesimo concetto innovativo; inoltre tutti i dettagli sono sostituibili da elementi tecnicamente equivalenti. In pratica i materiali utilizzati, nonché le forme e le dimensioni, potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze tecniche. The separation assembly between the high pressure chamber and the low pressure chamber in a volumetric pump of the present invention thus conceived is susceptible in any case to numerous modifications and variations, all falling within the same innovative concept; furthermore, all the details can be replaced by technically equivalent elements. In practice, the materials used, as well as the shapes and sizes, may be any according to the technical requirements.

L’ambito di tutela del trovato è pertanto definito dalle rivendicazioni allegate. The scope of protection of the invention is therefore defined by the attached claims.

Claims

CLAIMS 1. Separation assembly (10) between the high pressure chamber and the low pressure chamber in a positive displacement gear type pump (36, 38), said separation assembly (10) comprising a hub (12), made torsionally integral with a central pin (14) around which a first gear (36) of the pump gears rotates, and at least a crescent-shaped partition (16), whose function is to separate the high pressure and low pressure that is created following the rotation of the gears (36, 38) of the pump, characterized by the fact that said crescent-shaped partition (16) consists of a separate component with respect to said hub (12) and is provided with connection means (18, 20) to the body of said hub (12).

2. Separation assembly (10) according to claim 1, characterized in that said connection means (18, 20) comprise at least one hole (18), made centrally on said partition (16), and at least one main pin ( 20), coupled by interference with said hub (12), which is inserted into said hole (18) to create a dynamic connection between said partition (16) and said hub (12).

3. Separation assembly (10) according to claim 2, characterized in that the axis of said main pin (20) is parallel to the axis of said central pin (14), in such a way that the concave surface (22) of said partition (16) can at least partially surround the teeth of said first gear (36) of the pump and that the convex surface (40) of said partition (16) can at least partially surround the teeth of a second gear (38) of the pump gears.

4. Separation assembly (10) according to claim 3, characterized in that it comprises at least one secondary pin (24), also coupled by interference with said hub (12) and inserted in a corresponding hole (26) made on said partition (16), said secondary pin having the function of simplifying the assembly operations of said partition (16) itself on said hub (12).

5. Separation assembly (10) according to claim 4, characterized in that the axis of said secondary pin (24) is parallel to the axis of said main pin (20) and to the axis of said central pin (14 ), and that the thickness of said secondary pin (24) and the diameter of the corresponding hole (26) are respectively lower than the thickness of said main pin (20) and the diameter of the relative hole (18) made centrally on said partition ( 16).

6. Separation assembly (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that between said hub (12) and said partition (16) there is interposed at least one sliding plate (28) which allows the gears (36, 38 ) of the pump not to come into contact with the body of said hub (12) when said gears (36, 38) are in rotation.

7. Separation assembly (10) according to claim 6, characterized in that said sliding plate (28) is provided with a plurality of through holes (30, 32, 34) which respectively allow the passage of said central pin (14 ) and said connecting means (18, 20) between said hub (12) and said partition (16).