ITMI20092084A1 - "dispositivo di lubrificazione minimale" - Google Patents

Description

Il presente trovato si riferisce a un dispositivo di lubrificazione minimale aria/olio.

Più in particolare si riferisce a un dispositivo modulare.

La tecnica della lubrificazione Aria/Olio rappresenta una realtà relativamente recente ed à ̈ il frutto dell'introduzione di avanzate tecnologie industriali che ne hanno permesso l'applicazione principalmente nel campo delle lavorazioni a secco. Essa ha inoltre sostituito i tradizionali sistemi a nebulizzazione, a causa del loro impatto ambientale negativo.

In sostanza la lubrificazione avviene fornendo un flusso d'aria che opera in modo continuo che fornisce non solo un mezzo di trasporto per l'olio fino al punto di lubrificazione, ma anche un mezzo di raffreddamento gli organi da lubrificare e per il sistema di lubrificazione.

L'olio, iniettato nel flusso d'aria ad intervalli regolari, ricopre le superfici da lubrificare riducendo frizione ed usura.

Attualmente i dispositivi di lubrificazione aria/olio sono di due tipologie.

Una prima tipologia di dispositivi prevede un serbatoio di olio che viene messo in pressione tramite una sorgente di aria compressa. L’olio così posto in pressione viene inviato a una valvola a spillo che presenta un’uscita accoppiata a un condotto in cui scorre aria in pressione.

Il flusso di lubrificante uscente dalla valvola viene così trasportato dall’aria in pressione e condotto verso la zona di lubrificazione.

Tale sistema presenta l’inconveniente di essere sensibile alla pressione presente nel punto di lubrificazione lato utilizzatore. Infatti maggiore à ̈ la pressione qui presente maggiore sarà la pressione dell’aria di trasporto presente nel condotto in cui viene erogato l’olio e di conseguenza minore sarà la quantità di olio immessa nel flusso. Come noto infatti la quantità di olio fluente attraverso un orifizio (valvola a spillo) à ̈ dipendente dalla differenza di pressione presente fra il condotto in cui detto olio viene erogato e la pressione iniziale del fluido (pressione del serbatoio dell’olio). Di conseguenza un tale tipo di dispositivo non può essere usato in presenza di utenze con pressioni fortemente variabili nel punto di erogazione.

Inoltre esso ha l’inconveniente di presentare un serbatoio dell’olio in pressione. Ciò impone di fermare l’impianto depressurizzando il serbatoio ogni volta che risulta necessario eseguire un rabbocco di lubrificante.

Una differente tipologia di dispositivi di lubrificazione, più adatta a tali condizioni di pressione variabile, presenta un serbatoio dell’olio a pressione ambiente. Dal serbatoio si diparte una linea olio che alimenta una pluralità di micro-pompe volumetriche azionate ad aria compressa.

Ciascuna di tali micro pompe eroga una quantità volumetrica pre-impostata di lubrificante in un condotto in cui scorre aria compressa. In tal modo la quantità di lubrificante risulta costante anche a fronte di un flusso d’aria minore determinato dalla presenza di una sovrappressione in corrispondenza della zona da lubrificare (lato utilizzatore).

Tali dispositivi presentano l’inconveniente di essere costosi. Infatti ogni punto di lubrificazione deve avere una rispettiva pompa disposta in parallelo a quelle già presenti, che trae alimentazione dal serbatoio. La pompa va inoltre connessa alla linea di aria compressa.

Inoltre l’erogazione di olio non à ̈ continua ma pulsata.

Scopo del presente trovato à ̈, pertanto, quello di realizzare un dispositivo di lubrificazione aria/olio che sia perfezionato rispetto alla tecnica nota, risultando contemporaneamente meno costoso e più preformante.

Questi ed altri scopi vengono raggiunti realizzando un dispositivo per la lubrificazione aria/olio second o gli insegnamenti tecnici delle annesse rivendicazioni.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno evidenti dalla descrizione di una forma di realizzazione preferita ma non esclusiva del dispositivo per la lubrificazione aria/olio, illustrata a titolo esemplificativo e quindi non limitativo nei disegni allegati, in cui:

la figura 1, 2 e 3 sono rispettivamente una vista frontale, laterale e posteriore del trovato della presente invenzione,

la figura 4 mostra in esploso una pompa ad alta pressione presente nel trovato di figura 1; la figura 5 mostra una sezione della pompa di figura 4;

le figure 5A-5D mostrano una serie di stati operativi della pompa di figura 4;

la figura 6 mostra un esploso di un elemento modulare miscelatore olio/aria della presente invenzione;

la figura 7 mostra uno schema dell’elemento miscelatore modulare.

Con riferimento alle figure citate, viene mostrato un dispositivo per la lubrificazione aria/olio indicato complessivamente con il riferimento 1.

Esso comprende un serbatoio 2 di stoccaggio di un fluido lubrificante supportato da una piastra 3 di fissaggio del dispositivo. Il serbatoio prevede elemento sensore (ad esempio a galleggiante) del livello di fluido all’interno dello stesso e un filtro 5, associato a una apertura 6 per l’immissione del lubrificante nel serbatoio. La piastra di fissaggio 3 prevede un condotto che collega un’uscita del serbatoio con un’aspirazione di una pompa ad alta pressione 6 connessa al di sotto della piastra.

Il condotto in particolare alimenta ad un’aspirazione 7 il fluido lubrificante proveniente dal serbatoio 2.

La pompa 6 prevede un primo blocco 6A oleodinamico di pompaggio tramite un cilindro 9 del fluido e un secondo blocco 6B pneumatico di azionamento del cilindro 9.

Il blocco oleodinamico prevede il cilindro 9 scorrevole all’interno di una camera di compressione. La camera di compressione 10 prevede centralmente una luce 11 di alimentazione del fluido connessa all’aspirazione 7. La luce 11 in sostanza divide la camera di compressione in una prima camera 12A e in una seconda camera 12B. Il cilindro 9 presenta una dimensione trasversale tale che in una sua prima posizione di fondo corsa (figura 5) una sua prima faccia 9A à ̈ affacciata alla luce 11 mentre una seconda posizione di fondo corsa (figura 5C) una sua seconda faccia 9B à ̈ affacciata alla luce 11. Sia la prima che la seconda camera sono connesse ciascuna ad un elemento valvolare 15 apribile quando la pressione dell’olio dentro la camera supera una certa soglia.

Nell’esempio la configurazione degli elementi valvolari 15 prevede una sede di alloggiamento per una sfera 13 (che funge da valvola) caricata da una molla 14. La carica della molla determina la pressione a cui viene espulso il fluido dalla pompa ad alta pressione. In questo caso la pressione di uscita à ̈ alta pressione, compresa tra i 10 e 100 bar.

L’uscita di ciascun elemento valvolare à ̈ connessa ad una linea di mandata 18 della pompa.

Il pistone 9 à ̈ azionato da uno stelo 20 sulla cui superficie agiscono una pluralità di elementi di tenuta 19. Il funzionamento della pompa à ̈ evidente per un tecnico del ramo e quindi non verrà descritto.

Il blocco pneumatico 6B comprende una prima e una seconda camera 21A, 21B rispettivamente di alloggiamento per un primo e un secondo pistone 23A, 23B. Il primo e il secondo pistone sono identici nell’esempio e comprendono ciascuno tre zone a sezione di raggio massimo 24A,24B,24C divise da due zone 25A,25B a sezione ribassata. In ciascuna camera 21A, 21B sono presenti sei elementi 26 di tenuta che cooperano con i pistoni e definiscono cinque camere A1-A5, B1,B5.

Ciascun pistone definisce poi ulteriori due camere A0, A6, B0, B6 di testa.

Sono presenti poi dei passaggi P5, P6 e P7 che collegano rispettivamente la camera A3 e B3, A1 e B1 e, A5 e B5. La camera A1 à ̈ connessa a un condotto 31 di aria in pressione tramite un raccordo 30. Le camere A3 e A5 sono connesse a degli sfiati d’aria 32.

Inoltre sono presenti dei passaggi schematizzati nelle figure 5A-5D: il passaggio P1 connette la camera A2 con B6, il passaggio P2 connette la camera A4 con B0, il passaggio P3 connette la camera B2 con A0 e il passaggio P4 connette la camera B4 con A6.

Il secondo pistone 23A aziona tramite lo stelo 20 la pompa oleodinamica.

Il funzionamento della pompa à ̈ descritto nelle figure 5A-5D. Nella figura 5A entrambi i pistoni si trovano sulla sinistra. In pratica le camere A0 e B0 sono al minimo del loro volume.

FIGURA 5A- L’aria compressa penetra nelle camere A1 e B1, in comunicazione con la camera B4 e A4. La pressione in B4 non provoca il movimento del pistone 23A poiché la camera A6 à ̈ già in pressione. La presenza di aria compressa nella camera A4 provoca invece la messa in pressione tramite P2 della camera B0 con conseguente spostamento del pistone 23B verso destra (figura 5B). L’aria presente scarica attraverso P1 in A2 connessa con A3, e di conseguenza attraverso lo scarico 32A.

FIGURA 5B- Lo spostamento del secondo pistone 23B provoca la messa in pressione della camera B2, e tramite P3, della camera A0, con conseguente spostamento del pistone 23A verso destra (figura 5C). L’aria presente in A6 scarica tramite P4 in B4, quindi in B5, A5 e di conseguenza nello scarico 32B.

FIGURA 5C- Lo spostamento del primo pistone 23A provoca la messa in pressione della camera A2 e di conseguenza tramite P1 della camera B6 con conseguente spostamento del secondo pistone 32B verso sinistra (figura 5D). L’aria presente in B0 scarica tramite P2 in A4, e di conseguenza nello scarico 32B.

FIGURA 5D- Lo spostamento del secondo pistone 23B provoca la messa in pressione della camera B4 e di conseguenza tramite P4 della camera A6 con conseguente spostamento del primo pistone 32A verso sinistra (figura 5A). L’aria presente in A0 scarica tramite P3 in B2, quindi in B3, A3 e di conseguenza nello scarico 32A.

L’azionamento pneumatico del secondo pistone 23B provoca lo spostamento tramite lo stelo 20 del pistone 9 che permette il pompaggio del fluido lubrificante.

La pompa ad alta pressione fornisce olio in pressione (vantaggiosamente tra i 10 e i 100 bar) alla mandata 18.

Al di sotto della pompa sono montati una serie di elementi modulari 50A, B, C, D, E, poggiati l’uno all’altro (figura 1) e fissati tra loro e alla pompa mediante una coppia di viti passanti 61 alloggiate in fori 8 di fissaggio previsti in ciascun elemento modulare e alla pompa.

In particolare la pompa prevede una superficie 70 con un foro 18 in comunicazione con una mandata della pompa e un foro 33 in comunicazione con l’alimentazione 31 di aria compressa.

Ciascun elemento modulare (figura 6) presenta un primo passaggio 72 di asse coincidente con l’asse del foro 33 della pompa e un secondo passaggio 73 di asse coincidente con l’asse del foro 18 della pompa. I passaggi 72 e 73 sono passanti e interessano entrambe le superfici 74 e 75 dell’elemento modulare.

Quando più elementi modulari sono fissati alla pompa come in figura 3, i passaggi 72 e 73 di ciascun elemento modulare definiscono un condotto di olio in pressione 81 e un condotto di aria in pressione 80 connessi rispettivamente alla mandata 18 della pompa 6 e ad una sorgente o alimentazione 31 di aria compressa.

Ciascun elemento modulare 50 attinge da tali condotti l’aria compressa e l’olio in pressione necessari per il proprio funzionamento.

In particolare lo schema con cui à ̈ realizzato ciascun elemento modulare 50 à ̈ presente in figura 7. Da qui si evince che il lubrificante in mandata dalla pompa 6 giunge tramite il condotto 81 al regolatore di flusso 84 che parzializza la quantità di olio in ingresso. Il regolatore di flusso 84 presenta un otturatore a spillo 84A sul quale à ̈ calzata una scala graduata 84B e una manopola di azionamento 84C. La linea 84 in uscita dal regolatore di flusso 84 sfocia verso un elemento di miscelazione 88. Essa à ̈ intercettata da un elemento di intercettazione che nell’esempio à ̈ un pistone pilota 82 accoppiato ad una valvola a molla 89 comandato da un’elettrovalvola 83. Il condotto 90 presenta inoltre una derivazione che lo connette a un pistone anti-gocciolamento 87 ulteriormente collegato all’alimentazione di aria in pressione.

In presenza di aria nel condotto 80 esso à ̈ nella posizione illustrata dalla freccia F (opposta a quella illustrata, con la molla 87A compressa). Quando il condotto 80 à ̈ privo di pressione la molla 87A si allunga e il pistone si porta nella posizione illustrata risucchiando il lubrificante presente nel condotto 90 all’interno di una camera 87B.

Il condotto 80, tramite il passaggio 72 à ̈ in comunicazione con un rubinetto 85 di regolazione del flusso d’aria la cui uscita sfocia tramite un condotto 810 nell’elemento di miscelazione 88. Anche il rubinetto 85 presenta un otturatore a spillo 85A che presenta una testa 85B che ne consente il comando.

Come nel caso in precedenza il condotto 810 à ̈ intercettato da un ulteriore pistone pilota 82 con valvola a molla 89, anch’esso comandato dall’elettrovalvola 83.

L’elettrovalvola 83 (opzionale, e che risulta non presente ad esempio negli elementi 50D – 50E), presenta un condotto di ingresso 831 in comunicazione con il condotto 80 d’aria compressa. Essa può connettere un condotto 832 di comando dei pistoni pilota 82 a uno scarico 833 (pistoni 2 aperti e linee 86 e 810 operative), oppure all’ingresso 831 (pistoni 2 chiusi e linee 86 e 810 non operative).

L’elemento di miscelazione 88 à ̈ sostanzialmente un ugello che può essere previsto direttamente su ciascun modulo 50 (figura 6), oppure che può essere connesso al rispettivo modulo tramite opportune tubazioni aria e lubrificante T che lo portano direttamente in prossimità del punto ove à ̈ richiesta la lubrificazione. Nel primo caso sarà sufficiente una sola tubazione aria/olio che dal modulo raggiunge direttamente la posizione di utilizzo.

A conclusione della descrizione del dispositivo si sottolinea che in caso di assenza dell’elettrovalvola 83 i fori praticati su ciascun elemento modulare 50 derivanti dai condotti 831, 832 e 833 sono chiusi da una piastrina 150. In tal caso i pistoni pilota 82 sono sempre in posizione tale da consentire il passaggio di fluidi all’interno dei condotti 90 e 810.

Inoltre anche il rubinetto dell’aria 88 può non essere previsto. Ciascun modulo poi può essere alimentato da una diversa sorgente d’aria, essendo quindi assente il condotto 80.

Il funzionamento del trovato appare evidente per il tecnico del ramo da quanto à ̈ stato descritto e in particolare à ̈ il seguente.

La pompa 6 mette in pressione il fluido lubrificante (ad esempio olio) prelevato dal serbatoio 2. La pompa à ̈ azionata da aria compressa che le viene fornita dalla sorgente di aria compressa 31. Essa alimenta a ciascuno dei moduli 50 ad essa fissati in serie sia l’aria che l’olio tramite i condotti 80 e 81 formati da passaggi direttamente ricavati in ciascuno dei moduli e accoppiati mediante guarnizioni 73A, 73B. I vari moduli sono fissati tra loro tramite viti 61 passanti in opportuni fori 8 realizzati in ciascun modulo.

Ogni modulo provvede a miscelare una quantità di fluido regolabile tramite il regolatore di flusso 84. E’ anche possibile regolare la quantità di aria che viene erogata da ciascun modulo tramite il rubinetto 85.

In tal modo si ottiene una precisa regolazione della quantità di olio erogata da ciascun elemento modulare 50, e tramite un eventuale contatore delle corse del pistone 9 della pompa 6, à ̈ possibile monitorare la quantità di olio che viene alimentata al gruppo di elementi modulari, o a ciascun singolo elemento provato singolarmente in fase di test. Infatti in una fase preliminare all’utilizzo del dispositivo à ̈ possibile attivare solamente un elemento modulare 50 alla volta e regolare la quantità di olio emessa (misurata tramite il contatore di corse del pistone). In questo modo si può ottenere una precisa regolazione della quantità di olio emessa da ciascun elemento, unendo ai vantaggi di un sistema di pompaggio volumetrico a quelli di un sistema con serbatoio in pressione.

Vantaggiosamente poi la pompa 6, per come realizzata, risulta auto-modulante in funzione della richiesta di lubrificante effettuata dal gruppo degli elementi 50. Se non vi à ̈ richiesta d’olio da parte degli elementi essa si ferma in quanto la pressione nella camera di compressione del pistone 9 eguaglia quella presente nel condotto d’olio 81. Quando invece uno dei moduli viene attivato la pressione dell’olio in 81 diminuisce e quindi la pompa si attiva.

In una forma di realizzazione perfezionata sul condotto 810 di ciascun modulo à ̈ previsto un convenzionale tubo a vortice (vortex tube) 900 (fig. 7) che regola la temperatura dell’aria alimentata all’ugello 88. In tal modo, tramite un’opportuna vite di regolazione, à ̈ possibile regolare la temperatura dell’aria alimentata all’ugello 88. Ciò permette, oltre alla lubrificazione, di ottenere un valido effetto di raffreddamento.

Claims (15)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo di lubrificazione minimale comprendente un serbatoio di stoccaggio di un fluido lubrificante e una pompa per detto lubrificante, caratterizzato dal fatto che detta pompa à ̈ ad alta pressione e una sua mandata à ̈ connessa ad almeno un elemento modulare atto a miscelare un flusso d’aria compressa con detto lubrificante, detto elemento modulare presentando un elemento di miscelazione alimentato con un flusso di aria compressa in cui sfocia un’uscita di un regolatore di flusso alimentato dal lubrificante proveniente dalla pompa.
2. 2. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti in cui detto regolatore di flusso à ̈ un regolatore di flusso a spillo.
3. 3. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti in cui detta pompa ad alta pressione à ̈ una pompa volumetrica.
4. 4. Dispositivo secondo la rivendicazione precedente in cui detta pompa ad alta pressione à ̈ in grado di fornire a detto elemento modulare olio ad una pressione compresa fra 10 e 100 bar.
5. 5. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti in cui detta pompa ad alta pressione à ̈ azionata da aria compressa.
6. 6. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti in cui detto elemento modulare comprende una elettrovalvola di comando di un dispositivo di intercettazione del flusso d’olio e/o del flusso dell’aria diretti verso detto elemento di miscelazione.
7. 7. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti in cui detto elemento modulare presenta un rubinetto di regolazione del flusso d’aria immesso in detto elemento di miscelazione.
8. 8. Dispositivo secondo la rivendicazione precedente in cui detto elemento modulare presentata un elemento anti gocciolamento atto a immagazzinare dell’olio in caso di assenza di aria compressa.
9. 9. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti in cui detto elemento modulare prevede mezzi di fissaggio atti a consentirne il mutuo fissaggio con altri identici e/o con detta pompa ad alta pressione.
10. 10. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti in cui detto serbatoio à ̈ montato su una piastra che prevede una superficie a cui vincolare detta pompa, detta superficie prevedendo un primo foro di alimentazione di olio proveniente da detto serbatoio a detta pompa.
11. 11. Dispositivo secondo la rivendicazione precedente in cui detta pompa presenta una superficie atta a vincolare un elemento modulare, detta superficie prevedendo un foro in comunicazione con una mandata di detta pompa per l’alimentazione dell’olio in pressione all’elemento modulare e/o un secondo foro per l’alimentazione di aria compressa.
12. 12. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti in cui detto elemento modulare presenta una ulteriore superficie per il fissaggio di un ulteriore elemento modulare identico, detta ulteriore superficie presentando un foro per l’alimentazione dell’olio in pressione proveniente direttamente da detta pompa all’ulteriore elemento modulare e/o un secondo foro per l’alimentazione dell’aria compressa.
13. 13. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti in cui più moduli reciprocamente vincolati definiscono un condotto di olio in pressione e/o un condotto di aria in pressione connessi rispettivamente alla mandata della pompa e ad una sorgente di aria compressa, ciascun modulo attingendo aria e lubrificante in pressione da detti condotti.
14. 14. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti in cui detta pompa prevede un corpo che alloggia una coppia di cilindri azionati ad aria compressa, uno dei quali solidale ad un ulteriore cilindro per il pompaggio del fluido lubrificante.
15. 15. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti in cui detto elemento modulare comprende un tubo a vortice atto ad abbassare la temperatura del flusso d’aria a cui miscelare detto lubrificante.