ITMI20090045U1 - VOLUMETRIC PUMP WITH REFINED GEARS - Google Patents
VOLUMETRIC PUMP WITH REFINED GEARSInfo
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Description
Il presente trovato si riferisce ad una pompa volumetrica ad ingranaggi perfezionata, in particolare ma non esclusivamente una pompa volumetrica ad ingranaggi esterni ad assi paralleli, utilizzabile per il trattamento di liquidi alimentari e non. The present invention relates to an improved volumetric gear pump, in particular but not exclusively a volumetric pump with external gears with parallel axes, usable for the treatment of food and non-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 nei settori alimentare ed elettromedicale, nel campo della lubrificazione ed in genere in tutte quelle applicazioni in cui sono richiesti livelli di pressione relativamente bassi e in cui il liquido da trasferire è particolarmente viscoso, abrasivo e/o con particelle in sospensione. 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 fluids in the food and electromedical sectors, in the field of lubrication and in general in all those applications where relatively low pressure levels are required and in which the liquid to be transferred is particularly viscous, abrasive. and / or with suspended particles.
In particolare, le pompe cosiddette ad ingranaggi esterni sono costituite da due ruote dentate perfettamente accoppiate tra loro, disposte all’interno di una cassa sulla quale sono praticate delle aperture, in posizioni opposte, per l’aspirazione e la mandata del liquido da trasferire. Le ruote dentate sono di norma calettate su rispettivi alberi rotanti aventi assi tra loro paralleli. Una delle due ruote dentate è azionata da un motore, tipicamente elettrico, che ingrana sul relativo albero, mentre l’altra ruota viene trascinata in rotazione dalla ruota conduttrice. Quando i denti delle due ruote si separano e transitano di fronte alla luce di aspirazione, si realizza una determinata depressione che permette al liquido di entrare nella camera di pompaggio, formata tra i vani dei denti e la cassa. Quando i denti raggiungono la luce di mandata, il liquido non ha più spazio per rimanere all’interno della pompa ed è costretto ad uscire attraverso la luce di mandata stessa. In particular, the so-called external gear pumps consist of two gear wheels perfectly coupled to each other, arranged inside a case on which openings are made, in opposite positions, for the suction and delivery of the liquid to be transferred. The toothed wheels are usually keyed on respective rotating shafts having mutually parallel axes. One of the two toothed wheels is driven by a typically electric motor which engages on its shaft, while the other wheel is rotated by the driving wheel. When the teeth of the two wheels separate and pass in front of the suction port, a certain depression is created which allows the liquid to enter the pumping chamber, formed between the tooth compartments and the casing. When the teeth reach the delivery port, the liquid no longer has room to remain inside the pump and is forced to exit through the delivery port itself.
In una pompa ad ingranaggi esterni l’accoppiamento delle due ruote dentate deve essere effettuato con estrema precisione, in maniera tale da prevenire il riflusso del liquido dalla zona di mandata verso quella di aspirazione, cosicché il liquido stesso sia trasferito verso la luce di mandata unicamente lungo i vani compresi tra la cassa e i denti delle ruote dentate. Ne consegue che le tolleranze tra i vari elementi, mobili e non, che compongono una pompa ad ingranaggi esterni devono essere il più possibile ridotte. In an external gear pump, the coupling of the two gear wheels must be carried out with extreme precision, in such a way as to prevent the backflow of the liquid from the delivery area towards the suction one, so that the liquid itself is transferred to the delivery port only along the compartments between the case and the teeth of the gear wheels. It follows that the tolerances between the various elements, mobile or not, which make up an external gear pump must be reduced as much as possible.
Il mantenimento di tolleranze ridotte tra i componenti delle pompe ad ingranaggi esterni realizzate secondo la tecnica nota comporta, da un lato, la necessità di fabbricare tali pompe con estrema precisione, utilizzando tecnologie avanzate e macchinari complessi e costosi, non sempre alla portata di aziende produttrici medio-piccole. Dall’altro lato, la riduzione delle tolleranze comporta normalmente un aumento dell’usura dei componenti della pompa, dovuta ai frequenti contatti e agli attriti di rotolamento e di strisciamento che si verificano tra i componenti stessi, con conseguente riduzione dell’efficienza e delle prestazioni della pompa nel corso del tempo. Maintaining reduced tolerances between the components of external gear pumps manufactured according to the known technique entails, on the one hand, the need to manufacture such pumps with extreme precision, using advanced technologies and complex and expensive machinery, not always within the reach of manufacturing companies. medium-small. On the other hand, the reduction of tolerances normally leads to an increase in wear of the pump components, due to frequent contact and rolling and sliding friction that occur between the components themselves, with a consequent reduction in efficiency and performance. pump over time.
Scopo del presente trovato è pertanto quello di realizzare una pompa volumetrica ad ingranaggi perfezionata, in particolare ma non esclusivamente una pompa volumetrica ad ingranaggi esterni ad assi paralleli, che sia in grado di incrementare notevolmente la resistenza ad usura di almeno parte dei componenti della pompa stessa. The purpose of the present invention is therefore to provide an improved volumetric gear pump, in particular but not exclusively a volumetric pump with external gears with parallel axes, which is capable of significantly increasing the wear resistance of at least part of the components of the pump itself. .
Un altro scopo del trovato è poi quello di realizzare una pompa volumetrica ad ingranaggi che sia in grado di ridurre il calo di efficienza nel tempo che si verifica nelle pompe secondo la tecnica nota, mantenendo a lungo invariate le proprie prestazioni. Another object of the invention is to provide a volumetric gear pump which is capable of reducing the drop in efficiency over time which occurs in pumps according to the known art, while maintaining its performance unchanged for a long time.
Un ulteriore scopo del trovato è infine quello di realizzare una pompa volumetrica ad ingranaggi che sia particolarmente semplice ed economica da produrre, utilizzando tecnologie note, diffuse ed economiche. Finally, a further object of the invention is to provide a volumetric gear pump which is particularly simple and inexpensive to produce, using known, widespread and economical technologies.
Questi ed altri scopi secondo il presente trovato vengono raggiunti realizzando una pompa volumetrica ad ingranaggi perfezionata, in particolare ma non esclusivamente una pompa volumetrica ad ingranaggi esterni ad assi paralleli, come esposto nella rivendicazione 1. These and other objects according to the present invention are achieved by realizing an improved volumetric gear pump, in particular but not exclusively a volumetric pump with external gears with parallel axes, 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 una pompa volumetrica ad ingranaggi 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 positive displacement gear 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 esplosa dei componenti di una pompa volumetrica ad ingranaggi, in particolare una pompa volumetrica ad ingranaggi esterni ad assi paralleli, realizzata secondo la tecnica nota; Figure 1 is an exploded view of the components of a volumetric gear pump, in particular a volumetric pump with external gears with parallel axes, made according to the known art;
la figura 2 è una vista in alzata laterale, in sezione parziale, della pompa volumetrica ad ingranaggi di figura 1, in configurazione assemblata; Figure 2 is a partial sectional side elevation view of the volumetric gear pump of Figure 1, in assembled configuration;
la figura 3 è una vista esplosa dei componenti di una pompa volumetrica ad ingranaggi, in particolare una pompa volumetrica ad ingranaggi esterni ad assi paralleli, realizzata secondo il presente trovato; figure 3 is an exploded view of the components of a volumetric gear pump, in particular a volumetric pump with external gears with parallel axes, made according to the present invention;
la figura 4 è una vista in alzata laterale, in sezione parziale, della pompa volumetrica ad ingranaggi di figura 3, in configurazione assemblata; e Figure 4 is a partial sectional side elevation view of the volumetric gear pump of Figure 3, in assembled configuration; And
le figure 5-9 sono viste in alzata laterale e in prospettiva che illustrano un particolare componente della pompa volumetrica ad ingranaggi di figura 3. Figures 5-9 are side elevation and perspective views illustrating a particular component of the volumetric gear pump of Figure 3.
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 1 e 2, viene mostrata una pompa volumetrica ad ingranaggi, in particolare una pompa volumetrica ad ingranaggi esterni ad assi paralleli, realizzata secondo la tecnica nota, indicata complessivamente con il numero di riferimento 10. With reference in particular to Figures 1 and 2, a volumetric gear pump is shown, in particular a volumetric pump with external gears with parallel axes, made according to the known art, indicated as a whole with the reference number 10.
La pompa 10 comprende innanzitutto una coppia di ruote dentate o ingranaggi 12 e 14 perfettamente accoppiati tra loro, montati ciascuno su un rispettivo albero di supporto 16 e 18. Gli alberi di supporto 16 e 18 sono in grado di ruotare attorno a rispettivi assi A-A e B-B tra loro paralleli. Uno degli alberi di supporto, ad esempio l’albero 16, è operativamente collegato ad un motore 48, ad esempio di tipo elettrico, affinché il rispettivo ingranaggio 12 possa operare da ingranaggio conduttore per trascinare in rotazione l’altro ingranaggio 14, che funge quindi da ingranaggio condotto. The pump 10 first of all comprises a pair of toothed wheels or gears 12 and 14 perfectly coupled to each other, each mounted on a respective support shaft 16 and 18. The support shafts 16 and 18 are able to rotate around respective axes A-A and B-B parallel to each other. One of the support shafts, for example the shaft 16, is operatively connected to a motor 48, for example of the electric type, so that the respective gear 12 can operate as a driving gear to drive the other gear 14 in rotation, which therefore acts by driven gear.
Gli ingranaggi conduttore 12 e condotto 14, assieme ai rispettivi alberi di supporto 16 e 18, sono contenuti all’interno di un involucro o cassa 20 chiusa, in corrispondenza delle sue estremità contrapposte, da apposite pareti terminali piane 22 e 24, a sviluppo sostanzialmente ortogonale rispetto alle direzioni definite dagli assi A-A e B-B degli alberi di supporto 16 e 18 stessi. L’assieme costituito dalla cassa 20 e dalle pareti terminali 22 e 24, unite tra loro tramite appositi mezzi di fissaggio 26 di tipo noto, forma il corpo della pompa 10 sul quale sono praticati, in posizioni diametralmente opposte ed in direzioni sostanzialmente ortogonali rispetto alle direzioni definite dagli assi A-A e B-B degli alberi di supporto 16 e 18, un condotto di aspirazione 28 ed un condotto di mandata 30 per il liquido che deve essere processato dalla pompa 10. All’interno del corpo della pompa 10, tra i vani dei denti degli ingranaggi 12 e 14 e la cassa 20, è quindi definita una camera di pompaggio atta a contenere il liquido che deve essere processato dalla pompa 10. The drive 12 and driven 14 gears, together with the respective support shafts 16 and 18, are contained inside a closed casing or box 20, at its opposite ends, by special flat end walls 22 and 24, substantially developed orthogonal with respect to the directions defined by the axes A-A and B-B of the support shafts 16 and 18 themselves. The assembly consisting of the casing 20 and the end walls 22 and 24, joined together by means of suitable fastening means 26 of a known type, forms the body of the pump 10 on which they are made, in diametrically opposite positions and in substantially orthogonal directions with respect to the directions defined by the axes A-A and B-B of the support shafts 16 and 18, a suction duct 28 and a delivery duct 30 for the liquid to be processed by the pump 10. Inside the pump body 10, between the compartments of the teeth of the gears 12 and 14 and the casing 20, a pumping chamber is therefore defined which is suitable to contain the liquid to be processed by the pump 10.
Quando i denti dell’ingranaggio conduttore 12 e dell’ingranaggio condotto 14, che ruotano attorno ai rispettivi assi A-A e B-B e strisciano sulle pareti terminali piane 22 e 24 del corpo della pompa 10, si separano e transitano in corrispondenza del condotto di aspirazione 28, si realizza una determinata depressione che permette al liquido di entrare nella camera di pompaggio. Quando i denti raggiungono invece il condotto di mandata 30, il liquido non ha più spazio per rimanere all’interno del corpo della pompa 10 ed è costretto ad uscire attraverso il condotto di mandata 30 stesso. When the teeth of the driving gear 12 and of the driven gear 14, which rotate around their respective axes A-A and B-B and slide on the flat end walls 22 and 24 of the pump body 10, separate and pass in correspondence with the intake duct 28 , a certain depression is created which allows the liquid to enter the pumping chamber. When the teeth instead reach the delivery duct 30, the liquid no longer has space to remain inside the body of the pump 10 and is forced to exit through the delivery duct 30 itself.
Con riferimento ora alle figure 3 e 4, viene mostrata una pompa volumetrica 10 ad ingranaggi realizzata secondo il presente trovato. Oltre agli elementi precedentemente illustrati, la pompa 10 secondo il trovato comprende una coppia di piattelli di strisciamento 32 e 34 aventi superfici sostanzialmente piane, orientati lungo piani sostanzialmente ortogonali rispetto alle direzioni definite dagli assi A-A e B-B degli alberi di supporto 16 e 18 e interposti ciascuno tra gli ingranaggi 12 e 14 ed una delle pareti terminali 22 e 24 del corpo della pompa 10. I piattelli di strisciamento 32 e 34 operano da superficie di rasamento degli ingranaggi 12 e 14 e sono realizzati con un materiale avente durezza elevata, preferibilmente un materiale di tipo ceramico, offrendo così un’elevata resistenza all’abrasione anche quando la pompa 10 si trova a dover trattare liquidi aventi particelle in sospensione di durezza notevole. With reference now to Figures 3 and 4, a volumetric gear pump 10 made according to the present invention is shown. In addition to the elements illustrated above, the pump 10 according to the invention comprises a pair of sliding plates 32 and 34 having substantially flat surfaces, oriented along substantially orthogonal planes with respect to the directions defined by the axes A-A and B-B of the support shafts 16 and 18 and interposed each between the gears 12 and 14 and one of the end walls 22 and 24 of the pump body 10. The sliding plates 32 and 34 act as a skimming surface for the gears 12 and 14 and are made of a material having high hardness, preferably a ceramic-type material, thus offering a high resistance to abrasion even when the pump 10 has to treat liquids having suspended particles of considerable hardness.
Come mostrato nelle figure 5-9, i piattelli di strisciamento 32 e 34, aventi sostanzialmente forma ovale allungata, sono realizzati con una particolare conformazione concepita per sfruttare al meglio le pressioni del liquido che agiscono su di essi. Ciascun piattello di strisciamento 32, 34 è provvisto innanzitutto di una coppia di fori passanti 36 e 38 all’interno dei quali si inseriscono gli alberi di supporto 16 e 18 degli ingranaggi 12 e 14. Su una o su entrambe le superfici piane di ciascun piattello di strisciamento 32, 34 e/o attorno ai fori passanti 36 e 38 sono quindi ricavate una o più scanalature 40, 42 longitudinali e/o trasversali e/o circolari. Infine, su ciascuno dei due bordi laterali di ogni piattello di strisciamento 32, 34 è realizzato un intaglio 44, 46 di forma semicircolare. Gli intagli 44 e 46 sono contrapposti e simmetrici rispetto all’asse mediano C-C, passante per il centro dei due fori 36 e 38, di ogni piattello di strisciamento 32, 34. As shown in Figures 5-9, the sliding plates 32 and 34, having substantially elongated oval shape, are made with a particular shape designed to make the most of the liquid pressures acting on them. Each sliding plate 32, 34 is first of all provided with a pair of through holes 36 and 38 inside which the support shafts 16 and 18 of the gears 12 and 14 are inserted. On one or both flat surfaces of each plate of sliding surfaces 32, 34 and / or around the through holes 36 and 38, one or more longitudinal and / or transverse and / or circular grooves 40, 42 are therefore formed. Finally, a semicircular notch 44, 46 is made on each of the two lateral edges of each sliding plate 32, 34. The notches 44 and 46 are opposed and symmetrical with respect to the median axis C-C, passing through the center of the two holes 36 and 38, of each sliding plate 32, 34.
Il controllo delle forze agenti sui piattelli di strisciamento 32 e 34, grazie alla loro particolare conformazione, ed il grado di libertà dei piattelli stessi, in senso longitudinale agli assi A-A e B-B degli alberi di supporto 16 e 18 degli ingranaggi 12 e 14, consentono, senza incrementare i valori di coppia assorbita dalla pompa 10, di: The control of the forces acting on the sliding plates 32 and 34, thanks to their particular conformation, and the degree of freedom of the plates themselves, in the longitudinal direction to the axes A-A and B-B of the support shafts 16 and 18 of the gears 12 and 14, allow , without increasing the torque values absorbed by pump 10, by:
- fabbricare alcuni elementi della pompa 10 con tolleranze più ampie rispetto all’arte nota; - manufacture some elements of the pump 10 with wider tolerances than in the known art;
- recuperare parte delle eventuali usure prodotte sui piani di strisciamento 22 e 24 degli ingranaggi o sui piattelli stessi; - recover part of any wear produced on the sliding surfaces 22 and 24 of the gears or on the plates themselves;
- ridurre al minimo il calo di prestazioni della pompa 10 dovute alle usure; - minimize the drop in performance of the pump 10 due to wear;
- utilizzare, per la produzione della pompa 10, tecnologie note, diffuse ed economiche; e - to use, for the production of the pump 10, known, widespread and economical technologies; And
- ridurre il numero di dimensioni che devono essere tenute sotto controllo e che potrebbero essere causa di scarto della pompa 10 per basse prestazioni. - reduce the number of dimensions which must be kept under control and which could cause the pump 10 to reject due to low performance.
Si è così visto che la pompa volumetrica ad ingranaggi perfezionata secondo il presente trovato realizza gli scopi in precedenza evidenziati, ottenendo in particolare i seguenti vantaggi: It has thus been seen that the improved positive displacement gear pump according to the present invention achieves the purposes outlined above, obtaining in particular the following advantages:
- incrementare notevolmente la resistenza ad usura dei piani sui quali strisciano gli ingranaggi; - considerably increase the wear resistance of the surfaces on which the gears slide;
- ridurre il calo d’efficienza nel tempo; - reduce the decrease in efficiency over time;
- aumentare il “service life time”; - increase the "service life time";
- rendere la pompa compatibile con tutte le pompe della medesima tipologia attualmente prodotte; - make the pump compatible with all pumps of the same type currently produced;
- mantenere le attuali prestazioni; - maintain current performance;
- mantenere una resistenza chimica simile a quella offerta dagli acciai inossidabili e dai tecnopolimeri attualmente impiegati; e - maintain a chemical resistance similar to that offered by stainless steels and technopolymers currently used; And
- garantire ripetitività di processo. - guarantee process repetition.
Il tutto ad un costo accettabile. All at an acceptable cost.
La pompa volumetrica ad ingranaggi perfezionata del presente trovato così concepita 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 improved volumetric gear pump of the present invention thus conceived is susceptible of numerous modifications and variations in any case, 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 dimensions, 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 (10)
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Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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Family Applications (1)
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