ITMI20090955A1 - Pompa di alta pressione per alimentare combustibile a un motore a combustione interna - Google Patents

Description

“POMPA DI ALTA PRESSIONE PER ALIMENTARE COMBUSTIBILE A UN MOTORE A COMBUSTIONE INTERNAâ€

La presente invenzione à ̈ relativa ad una pompa ad alta pressione per alimentare combustibile, preferibilmente gasolio, a un motore a combustione interna.

Una pompa di alta pressione per alimentare combustibile a un motore a combustione interna comprende: un corpo pompa; un condotto di mandata del combustibile ricavato nel corpo pompa; e una valvola di mandata, la quale à ̈ disposta lungo il condotto di mandata e comprende una sede ricavata nel corpo pompa e che si estende lungo un asse; un otturatore mobile fra una posizione chiusa e una posizione aperta all’interno della sede; un elemento di supporto alloggiato nella sede; e un elemento elastico compresso fra l’otturatore e l’elemento di supporto.

Nel tipo di pompa di alta pressione sopra identificato il richiedente ha talvolta rilevato un calo di prestazioni, in particolare un calo della pressione nel condotto di mandata.

Il fenomeno del calo di pressione rispetto alla pressione teorica di esercizio à ̈ tanto maggiore quanto maggiore à ̈ la pressione teorica di esercizio.

Il richiedente ha rilevato che questo fenomeno à ̈ riconducibile al non corretto funzionamento della valvola di mandata. In particolare, il moto turbolento del gasolio, che investe l’otturatore, determina dei movimenti irregolari che possono causare un ritardo della chiusura della valvola di mandata o, in alcuni casi, la non perfetta chiusura della valvola di mandata.

Si à ̈ inoltre riscontrato, laddove per ridurre questi fenomeni si realizza l’otturatore in forma di un corpo sferico cooperante direttamente con l’elemento elastico, una anomala usura dell’elemento elastico stesso.

Uno scopo della presente invenzione à ̈ quello di realizzare una pompa di alta pressione che limiti gli inconvenienti dell’arte nota, in particolare eliminando o riducendo il fenomeno del calo di pressione senza causare precoci usure dell’elemento elastico, il tutto con una struttura semplice, compatta, di costo ridotto, facile da realizzare e da montare.

Secondo la presente invenzione à ̈ realizzata una pompa di alta pressione per alimentare combustibile, preferibilmente gasolio, a un motore a combustione interna, come definita nella rivendicazione 1.

In particolare, la pompa secondo il trovato comprende un corpo pompa; un condotto di mandata del combustibile ricavato nel corpo pompa; e una valvola di mandata disposta lungo il condotto di mandata; la valvola di mandata comprendendo una sede ricavata nel corpo pompa e che si estende lungo un asse; un gruppo otturatore mobile fra una posizione chiusa e una posizione aperta all’interno della sede; un elemento di supporto alloggiato nella sede; ed un elemento elastico compresso fra il gruppo otturatore e l’elemento di supporto.

Secondo una caratteristica del trovato, il gruppo otturatore à ̈ costituito da un corpo sferico disposto coassiale con l’asse della sede ed adatto a cooperare nella posizione chiusa con una superficie conica di tenuta della sede; e da un piattello semplicemente appoggiato sul corpo sferico, dalla parte rivolta verso l’elemento elastico, e vincolato solidale all’elemento elastico stesso.

In particolare, il piattello accoppia con il corpo sferico tramite una concavità di una sua bugnatura centrale conformata a calotta sferica e con l’elemento elastico tramite un suo bordo perimetrale, il quale circoscrive il corpo sferico ad una distanza prefissata dallo stesso misurata perpendicolarmente all’asse della sede, distanza che, secondo un ulteriore aspetto del trovato, à ̈ dello stesso ordine di grandezza del diametro del corpo sferico. Secondo una caratteristica non secondaria del trovato, l’elemento di supporto à ̈ costituito da un corpo a tazza a simmetria cilindrica disposto coassiale con l’asse della sede ed avente la concavità rivolta verso il piattello, dimensionato in modo da alloggiare al proprio interno, con gioco radiale, il piattello e l’elemento elastico.

Inoltre, il corpo pompa à ̈ suddiviso in almeno un primo ed un secondo elemento adiacenti tra loro accoppiati strettamente a pacco, la sede à ̈ ricavata in corrispondenza di rispettive superfici di giunzione reciproca dei due elementi adiacenti, parte nel primo elemento e parte nel secondo elemento ed il corpo a tazza à ̈ provvisto, in corrispondenza di una sua imboccatura, di mezzi di tenuta interposti tra le superfici di giunzione dei due elementi adiacenti, tra loro affacciate.

In questo modo, si ottiene una pompa in cui la valvola disposta lungo il condotto di mandata à ̈ facilmente accessibile e montabile e contribuisce al collegamento a tenuta di fluido tra i diversi elementi componenti il corpo pompa. Inoltre la sede valvola à ̈ facilmente ricavabile nel corpo pompa per asportazione di truciolo.

Ma, soprattutto, il gruppo otturatore risulta in grado di assorbire i movimenti irregolari causati dal moto turbolento del gasolio senza che la pompa subisca il fenomeno del calo di pressione; infatti il piattello à ̈ vincolato strettamente all’elemento elastico, costituito da una molla elicoidale di diametro sostanzialmente pari a quello del piattello, che à ̈ circolare, mentre il corpo sferico con esso accoppiato può compiere movimenti relativi, ma solo in senso radiale e solo molto piccoli, “guidato†com’à ̈ dalla superficie sferica della concavità della bugnatura centrale del piattello, il quale à ̈ comunque costantemente mantenuto in contatto con il corpo sferico dal carico elastico esercitato dalla molla.

Inoltre, l’elemento di supporto, costituito com’à ̈ da un corpo a tazza che alloggia il piattello e la molla, limita eventuali movimenti laterali del piattello tramite la sua parete laterale.

Infine, la struttura sopra descritta della valvola permette di realizzare il condotto di mandata in asse con la sede valvola, almeno per un suo primo e secondo tratto disposti immediatamente a monte e a valle della valvola con riferimento alla direzione di flusso del combustibile, mentre il passaggio di quest’ultimo attraverso la sede valvola, questa essendo occupata in senso trasversale dal piattello e dal corpo a tazza, viene assicurato da fori laterali ricavati passanti nel corpo a tazza. Questo causa un moto turbolento del combustibile attraverso la sede valvola particolarmente regolare, il che contribuisce ulteriormente a ridurre o eliminare il fenomeno del calo di pressione.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno chiari dalla descrizione che viene di seguito fornita di una sua preferita forma di realizzazione, a puro titolo di esempio non limitativo e con riferimento alla figura del disegno allegato, che illustra una vista in elevazione, sezionata in senso longitudinale e con parti asportate per chiarezza, di una pompa ad alta pressione realizzata in accordo con la presente invenzione.

Con riferimento alla figura del disegno annesso, Ã ̈ indicata nel suo complesso con 1 una pompa ad alta pressione per alimentare combustibile, preferibilmente gasolio, a un motore a combustione interna, noto e non illustrato.

Nella fattispecie, la pompa di alta pressione 1 à ̈ una pompa a pistoni che comprende un corpo pompa 2, una camera di compressione di cui à ̈ visibile nella figura annessa unicamente una faccia 3 delimitante tale camera di compressione, un condotto di mandata 4 e una valvola di mandata 5.

La valvola di mandata 5 comprende un corpo valvola che, nella fattispecie, à ̈ definito dal corpo pompa 2 stesso; una sede 6; un gruppo otturatore 7 mobile nella sede 6 fra una posizione chiusa (non illustrata) e una posizione aperta (illustrata in figura); un elemento di supporto 8; e un elemento elastico 9, nella fattispecie illustrata una molla ad elica, compresso fra il gruppo otturatore 7 e l’elemento di supporto 8.

Il corpo pompa 2 à ̈, secondo un aspetto del trovato, del tipo suddiviso in almeno un primo 10 ed un secondo 11 elemento adiacenti tra loro e accoppiati strettamente a pacco in modo noto; ad esempio l’elemento 10 à ̈ una testata nella quale à ̈ ricavata la camere di compressione, mentre l’elemento 11 à ̈ definito da un blocco metallico costituente l’alloggiamento pompa. La sede 6 à ̈ ricavata in corrispondenza di rispettive superfici 12,13 di giunzione reciproca dei due elementi adiacenti 10,11, parte nel primo elemento 10 e parte nel secondo elemento 11 e si estende lungo un asse A, rispetto al quale à ̈ simmetrica.

In particolare, la sede 6 à ̈ suddivisa in una camera 14 a simmetria cilindrica rispetto all’asse A, ricavata nell’elemento 11 scavando lo stesso per asportazione di truciolo dalla parte della superficie 13, ed in una camera 15, sempre a simmetria cilindrica rispetto all’asse A ma di diametro inferiore a quello della camera 14, ricavata scavando l’elemento 10 dalla parte della superarci 12 e terminante da banda opposta a quest’ultima, con una superficie conica 16 di tenuta.

Il condotto di mandata 4 presenta un primo tratto 17 definito da un foro, che si estende fra la faccia 3 e la superficie conica di tenuta 16 della sede valvola 6, e ha la funzione di mettere in comunicazione la camera di compressione con la sede 6 della valvola 5, e un secondo tratto 18, il quale à ̈ definito da un foro, che si estende dalla sede 6 entro l’elemento 11. Il condotto di mandata 4 si estende in parte attraverso la sede 6 che collega il primo tratto 17 al secondo tratto 18; secondo un aspetto del trovato, il condotto di mandata 4 à ̈ disposto coassiale con l’asse A della sede 6, in particolare, almeno con il suo primo tratto 17 e con il suo secondo tratto 18, che sono tra loro affacciati e disposti, rispettivamente, immediatamente a monte ed a valle della sede 6 con riferimento alla direzione di flusso del combustibile, indicata in figura dalle frecce.

Secondo il trovato, il gruppo otturatore 7 à ̈ costituito da un corpo sferico 19 realizzato preferibilmente in metallo o in materiale ceramico disposto coassiale con l’asse A della sede 6 ed adatto a cooperare nella posizione chiusa (non illustrata) in contatto con la superficie conica 16 di tenuta della sede 6; e da un piattello 20, preferibilmente realizzato in lamiera metallica coniata, semplicemente appoggiato sul corpo sferico 19, dalla parte rivolta verso l’elemento elastico 9, e vincolato solidale all’elemento elastico 9 stesso.

Il piattello 20 di forma circolare e simmetrico rispetto all’asse A, accoppia con il corpo sferico 19 tramite una concavità 21 di una sua bugnatura 22 centrale conformata a calotta sferica e con l’elemento elastico 9 tramite un suo bordo perimetrale 23, il quale circoscrive il corpo sferico 19 ad una distanza D prefissata dallo stesso, misurata perpendicolarmente all’asse A della sede 6 che à ̈ dello stesso ordine di grandezza del diametro del corpo sferico 19.

In sostanza, il piattello 20 ha un diametro decisamente più grande (pari a circa tre volte) di quello del corpo sferico 19 e la molla elicoidale 9 costituente l’elemento elastico à ̈ disposta coassiale con l’asse A della sede 6 ed ha diametro di avvolgimento sostanzialmente pari alla dimensione trasversale (diametro) del piattello 20 misurata trasversalmente all’asse A della sede 6, in modo da agire con la sua compressione elastica sul bordo perimetrale 23 del piattello 20, ovvero relativamente lontano dal corpo sferico 19.

Inoltre, la bugnatura 22 conformata a calotta sferica presenta un raggio di curvatura pure maggiore di quello del corpo sferico 19, in modo che questo abbia, in uso, una limitata e controllata possibilità di movimento radiale rispetto all’asse A senza mai perdere contatto con il piattello 20.

Il piattello 20 à ̈, secondo il trovato, bloccato solidale su una prima estremità 24 dell’elemento elastico 9, adiacente al corpo sferico 19, per deformazione plastica del suo bordo 23 perimetrale, ad esempio per cianfrinatura.

Secondo un ulteriore aspetto del trovato, l’elemento di supporto 8 à ̈ costituito da un corpo a tazza a simmetria cilindrica disposto coassiale con l’asse A della sede 6 e realizzato pure, preferibilmente, in lamiera metallica coniata. Il corpo a tazza 8 ha la concavità rivolta verso il piattello 20 ed à ̈ dimensionato in modo da alloggiare al proprio interno, con gioco radiale, il piattello 20 e l’elemento elastico 9, in particolare all’interno della camera 14 facente parte della sede 6, nella quale l’elemento a tazza 8 à ̈, come si vedrà, quasi interamente alloggiato.

Una parete laterale 25 del corpo a tazza 8 à ̈ provvista sull’interno dello stesso di almeno un risalto 26 (preferibilmente un risalto anulare continuo o discontinuo) atto a definire un elemento di battuta e arresto assiale per l’elemento elastico 9; in particolare, il risalto 26 à ̈ disposto vicino a, ma discosto da, una parete di fondo 27 del corpo a tazza. Il corpo a tazza 8 risulta interposto tra i tratti 17 e 18 del condotto di mandata 4 e la parete di fondo 27 risulta disposta discosta dal tratto 18 e da una corrispondente parete di fondo 28 della camera 14 in modo da consentire in uso il passaggio al flusso di combustibile che attraversa la sede 6, A tale scopo, la parete di fondo 27 e, soprattutto, la parete laterale 25 cilindrica del corpo a tazza 8 sono provviste di rispettivi fori passanti 29 e 30.

In particolare, per permettere un agevole passaggio del combustibile nella sede 6 attorno al corpo a tazza 8 e lungo il condotto di mandata 4, il corpo a tazza 8 à ̈ provvisto di una serie di fori laterali 30 disposti perpendicolari all’asse A della sede 6 ricavati attraverso la sua parete laterale 25, in modo che il combustibile possa seguire il percorso tortuoso illustrato in figura dalle frecce, anziché un percorso più rettilineo lungo l’asse A, percorso che a causa della geometria descritta, à ̈ in parte schermato dalla presenza del piattello 20.

Secondo un altro aspetto del trovato, il corpo a tazza 8, grazie alla sua posizione e forma, viene provvisto, in corrispondenza di una sua imboccatura 31 rivolta verso la camera 15, di mezzi di tenuta 32 che risultano interposti tra le superfici di giunzione 12 e 13 dei due elementi adiacenti 10,11, tra loro affacciate.

I mezzi di tenuta 32 consistono in una porzione 33 conformata a flangia del corpo a tazza 8, che si estende perpendicolarmente all’asse A della sede 6 ed a filo della imboccatura 31, la quale porzione a flangia 33 à ̈ munita in corrispondenza di un suo bordo 34 perimetrale di un elemento elastomerico di tenuta 35 ad esso solidale e su sue opposte facce 36,37, parallele ed affacciate alle superfici 12,13 di giunzione degli elementi 10,11, di rispettivi elementi anulari di tenuta 38 sagomati ad onda in senso radiale.

Come risulta da quanto descritto finora, il primo elemento 10 del corpo pompa 2 porta ricavata in esso, oltre la camera 15, anche la superficie conica di tenuta 16 della sede 6, che à ̈ rivolta verso la rispettiva superficie di giunzione 12, ed il primo tratto 17 del condotto di mandata 4, ricavato da banda opposta alla superficie conica 16 di tenuta. L’elemento 10 del corpo pompa 2 à ̈ inoltre provvisto sulla sua superficie di giunzione 12 di un bassofondo 39 costituente una sede anulare di alloggiamento per la porzione a flangia 33 del corpo a tazza 8, dimensionata in modo che la faccia 37 della porzione a flangia 33, rivolta verso il secondo elemento 11 del corpo pompa 2, risulta disposta a filo della superficie di giunzione 12 del primo elemento 10 del corpo pompa 2.

Il corpo a tazza 8 risulta pertanto alloggiato per la maggior parte nella camera 14 ricavata entro l’elemento 11, ma con la sua porzione a flangia 33 risulta alloggiato nell’elemento 10, entro il bassofondo 39 appunto di quest’ultimo.

Grazie alla struttura descritta, il flusso turbolento di combustibile che attraversa la sede 6 in uso può causare piccole oscillazioni del piattello 20, permesse dal posizionamento descritto per lo stesso e per l’elemento elastico 9, senza che della cosa risenta il corpo sferico 19, che “rotola†relativamente al piattello 20 sulla superficie sferica della cavità 21 senza che il suo posizionamento rispetto alla superficie conica di tenuta 16 ne risenta sostanzialmente.

Claims (12)

1. RIVENDICAZIONI 1. Pompa di alta pressione (1) per alimentare combustibile, preferibilmente gasolio, a un motore a combustione interna; la pompa di alta pressione comprendendo un corpo pompa (2); un condotto di mandata (4) del combustibile ricavato nel corpo pompa; e una valvola (5) di mandata disposta lungo il condotto di mandata (4); la valvola di mandata comprendendo una sede (6) ricavata nel corpo pompa e che si estende lungo un asse (A); un gruppo otturatore (7) mobile fra una posizione chiusa e una posizione aperta all’interno della sede; un elemento di supporto (8) alloggiato nella sede; ed un elemento elastico (9) compresso fra il gruppo otturatore (7) e l’elemento di supporto (8); caratterizzata dal fatto che il gruppo otturatore (7) à ̈ costituito da un corpo sferico (19) disposto coassiale con l’asse (A) della sede ed adatto a cooperare nella posizione chiusa con una superficie conica (16) di tenuta della sede (6); e da un piattello (20) semplicemente appoggiato sul corpo sferico (19), dalla parte rivolta verso l’elemento elastico (9), e vincolato solidale all’elemento elastico (9) stesso; il piattello (20) accoppiando con il corpo sferico tramite una concavità (21) di una sua bugnatura centrale (22) conformata a calotta sferica e con l’elemento elastico (9) tramite un suo bordo (23) perimetrale, il quale circoscrive il corpo sferico (19) ad una distanza prefissata (D) dallo stesso misurata perpendicolarmente all’asse (A) della sede (6).
2. 2. Pompa di alta pressione secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detta distanza prefissata (D) Ã ̈ dello stesso ordine di grandezza del diametro del corpo sferico (19).
3. 3. Pompa ad alta pressione secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzata dal fatto che detto elemento elastico à ̈ una molla elicoidale (9) disposta coassiale con l’asse (A) della sede (6) ed avente diametro di avvolgimento sostanzialmente pari alla dimensione di detto piattello (20) misurata trasversalmente all’asse (A) della sede.
4. 4. Pompa ad alta pressione secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto piattello (20) ha forma circolare e dal fatto che la detta bugnatura (22) conformata a calotta sferica presenta un raggio di curvatura maggiore di quello del corpo sferico (19).
5. 5. Pompa ad alta pressione secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto piattello (20) à ̈ bloccato solidale su una prima estremità (24) dell’elemento elastico, adiacente al corpo sferico (19), per deformazione plastica del suo bordo perimetrale (23).
6. 6. Pompa ad alta pressione secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto elemento di supporto (8) à ̈ costituito da un corpo a tazza a simmetria cilindrica disposto coassiale con l’asse (A) della sede (6) ed avente la concavità rivolta verso il piattello (20), dimensionato in modo da alloggiare al proprio interno, con gioco radiale, il piattello (20) e l’elemento elastico (9).
7. 7. Pompa ad alta pressione secondo la rivendicazione 6, caratterizzata dal fatto che una parete laterale (25) del corpo a tazza (8) à ̈ provvista sull’interno dello stesso di almeno un risalto (26) atto a definire un elemento di battuta e arresto assiale per l’elemento elastico (9), il risalto (26) essendo disposto vicino a, ma discosto da, una parete di fondo (27) del corpo a tazza (8).
8. 8. Pompa ad alta pressione secondo la rivendicazione 6 o 7, caratterizzata dal fatto che il corpo pompa (2) Ã ̈ suddiviso in almeno un primo (10) ed un secondo (11) elemento adiacenti tra loro accoppiati strettamente a pacco; e dal fatto che la detta sede (6) Ã ̈ ricavata in corrispondenza di rispettive superfici di giunzione (12,13) reciproca dei due elementi (10,11) adiacenti, parte nel primo elemento (10) e parte nel secondo elemento (11); detto corpo a tazza (8) essendo provvisto, in corrispondenza di una sua imboccatura (31), di mezzi di tenuta (32) interposti tra le superfici di giunzione (12,13) dei due elementi adiacenti (10,11), tra loro affacciate.
9. 9. Pompa ad alta pressione secondo la rivendicazione 8, caratterizzata dal fatto che detti mezzi di tenuta (23) consistono in una porzione conformata a flangia (33) del corpo a tazza (8), che si estende perpendicolarmente all’asse (A) della sede (6) ed a filo della imboccatura (31) del corpo a tazza (8), la quale porzione a flangia (33) à ̈ munita in corrispondenza di un suo bordo perimetrale (34) di un elemento elastomerico di tenuta (35) ad esso solidale e su sue opposte facce (36,37), parallele ed affacciate alle dette superfici (12,13) di giunzione del primo e secondo elemento (10,11), di rispettivi elementi anulari di tenuta (38) sagomati ad onda in senso radiale.
10. 10. Pompa ad alta pressione secondo la rivendicazione 8 o 9, caratterizzata dal fatto che il primo elemento (10) del corpo pompa (2) porta ricavata in esso la detta superficie conica di tenuta (16) della sede (6), che à ̈ rivolta verso la rispettiva superficie di giunzione (12) del primo elemento (10), ed un primo tratto (17) del condotto di mandata (4), ricavato da banda opposta alla superficie conica di tenuta (16); detto primo elemento (10) del corpo pompa (2) essendo inoltre provvisto sulla sua superficie di giunzione (12) di un bassofondo (39) costituente una sede anulare di alloggiamento per la porzione a flangia (33) del corpo a tazza (8), dimensionata in modo che una prima faccia (37) della porzione a flangia (33), rivolta verso il secondo elemento (11) del corpo pompa (2), risulta disposta a filo della superficie di giunzione (12) del primo elemento (10) del corpo pompa (2).
11. 11. Pompa ad alta pressione secondo una delle rivendicazioni da 6 a 10, caratterizzata dal fatto che detto corpo a tazza (8) Ã ̈ provvisto di una serie di fori (30) laterali disposti perpendicolari a detto asse (A) della sede (6), ricavati attraverso una sua parete laterale (25) per permettere un agevole passaggio del combustibile attorno al corpo a tazza (8), lungo detto condotto di mandata (4).
12. 12. Pompa ad alta pressione secondo la rivendicazione 11, caratterizzata dal fatto che detto condotto di mandata (4) à ̈ disposto coassiale con l’asse (A) della sede (6) almeno con un suo primo (17) e secondo (18) tratto, affacciati, disposti rispettivamente immediatamente a monte ed a valle della sede (6) con riferimento alla direzione di flusso del combustibile; il corpo a tazza (8) risultando interposto tra detti primo e secondo tratto (17,18) del condotto di mandata (4).