ITMI20100031A1 - Pompa ad alta pressione - Google Patents

Description

“POMPA AD ALTA PRESSIONEâ€

La presente invenzione à ̈ relativa ad una pompa ad alta pressione.

In particolare, la presente invenzione à ̈ relativa ad una pompa ad alta pressione per alimentare combustibile ad un motore a combustione interna, la pompa essendo del tipo comprendente un corpo pompa; almeno una testa (di cilindro), la quale à ̈ assemblata al corpo pompa e comprende un cannotto presentante un primo asse; ed almeno un pistone montato in maniera assialmente scorrevole all’interno del cannotto e definente, all’interno del cannotto stesso, una camera di compressione.

Normalmente, la testa à ̈ costituita da un blocco metallico ed il cannotto si estende all’interno di una cavità radiale, la quale à ̈ ricavata nel corpo pompa, à ̈ chiusa dalla testa e comunica con una cavità centrale, che à ̈ anch’essa ricavata nel corpo pompa ed alloggia un organo rotante di azionamento del pistone.

Una pompa nota del tipo sopra descritto presenta, normalmente, l’inconveniente che, durante il suo funzionamento, la temperatura della parte del cannotto a diretto contatto con il pistone assume valori notevolmente elevati sia a causa dell’espansione adiabatica del combustibile, che, per effetto della differenza di pressione esistente tra la camera di compressione e la cavità radiale, trapela dalla camera di compressione attraverso l’intercapedine tra il cannotto ed il pistone, sia a causa delle forze laterali scambiate fra pistone e cannotto che si generano per lo scorrimento del pistone all’interno del cannotto stesso.

Una temperatura eccessiva del cannotto può dare origine a gravi danni in quanto, se la temperatura dovesse superare determinati valori limite, si potrebbe verificare, nel metallo, la trasformazione dell’eventuale austenite residua con conseguenti dannose variazione di volume e diminuzione della resistenza meccanica del cannotto. Questa situazione risulta aggravata, inoltre, dal fatto che, a causa dell’asimmetria delle forze laterali trasmesse al cannotto dal pistone, la distribuzione della temperatura del cannotto non à ̈ uniforme rispetto al citato primo asse, ma si riscontra un maggiore incremento di temperatura sulla porzione del cannotto che à ̈ disposta a valle del primo asse nel senso di rotazione dell’organo rotante, il quale, come à ̈ noto, ruota attorno ad un asse trasversale al citato primo asse. Questa distribuzione asimmetrica della temperatura potrebbe dare origine ad una distorsione del cannotto con conseguente rischio di blocco del pistone.

Scopo della presente invenzione à ̈ di fornire una pompa ad alta pressione del tipo sopra specificato, la quale consenta di superare l’inconveniente sopra descritto.

Secondo la presente invenzione viene fornita una pompa ad alta pressione secondo quanto licitato nella rivendicazione 1 e, preferibilmente, in una qualsiasi delle rivendicazioni successive dipendenti direttamente o indirettamente dalla rivendicazione 1.

L’invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui:

- la figura 1 illustra, in sezione e con parti asportate per chiarezza, una preferita forma di attuazione della pompa ad alta pressione della presente invenzione;

- la figura 2 illustra, in scala ingrandita, un particolare della figura 1; e

- la figura 3 Ã ̈ una sezione, secondo la linea III-III, della figura 2.

Nella figura 1, con 1 Ã ̈ indicata, nel suo complesso, una pompa ad alta pressione per alimentare combustibile ad un motore a combustione interna (non illustrato nelle figure allegate), in particolare un motore a ciclo Diesel installato su un veicolo.

La pompa 1 à ̈ una pompa a pistoni e comprende, nella fattispecie, un corpo pompa 2, il quale à ̈ provvisto di tre cavità radiali 3 cilindriche (una sola delle quali à ̈ illustrata) alloggianti, ciascuna, un rispettivo pistone 4, e di una cavità centrale 5 comunicante con le cavità radiali 3 ed alloggiante un gruppo 6 di trasmissione atto ad impartire, in uso, ai pistoni 4 un moto alternato.

In particolare, il gruppo 6 di trasmissione comprende un albero motore 7 montato per ruotare attorno ad un asse 8 e provvisto, in corrispondenza delle cavità 3, di una porzione eccentrica 9 e di un anello poligonale 10, il quale à ̈ calzato, in maniera angolarmente libera tramite l’interposizione di un cuscinetto 11, sulla porzione eccentrica 9 e presenta tre facce piane 12 esterne (una sola delle quali à ̈ illustrata), ciascuna delle quali à ̈ affacciata ad un rispettivo pistone 4 e viene spostata, in uso, parallelamente a se stessa lungo un’orbita circolare dalla porzione eccentrica 9.

Con riferimento alla figura 1, ciascuna cavità radiale 3 presenta un asse 13 trasversale all’asse 8 ed à ̈ chiusa da una rispettiva testa 14 definita da un blocco metallico assemblato al corpo pompa 2 tramite viti (non illustrate) con l’interposizione di guarnizioni di tenuta (non illustrate).

Ciascuna testa 14 comprende un cannotto 15 cilindrico, il quale si estende all’interno della relativa cavità radiale 3 verso l’asse 8, definisce la “camicia†di un relativo pistone 4 e presenta un foro 16 coassiale all’asse 13 ed impegnato in maniera assialmente scorrevole da uno stelo 17 del relativo pistone 4 stesso.

Lo stelo 17 definisce, all’interno del foro 16, una camera 18 di compressione, la quale comunica, tramite una valvola 20 di non ritorno di tipo noto, con un condotto di alimentazione 19 del combustibile a bassa pressione ricavato in parte nella testa 14 e, in parte, nel corpo pompa 2. La camera 18 di compressione comunica, inoltre, con un condotto 21 di mandata, il quale à ̈ provvisto di una valvola 22 a sfera (di tipo noto) tarata per aprirsi, in uso, quando la pressione del combustibile nella camera 18 di compressione raggiunge un valore predeterminato. A valle della valvola 22, il condotto 21 di mandata comunica con un circuito 23 ad alta pressione, tramite il quale il combustibile viene alimentato, in uso, ad un collettore ad alta pressione (non illustrato), comunemente noto come COMMON RAIL, collegato al motore (non illustrato) tramite una pluralità di iniettori (non illustrati).

All’estremità assiale opposta a quella affacciata alla camera 18 di compressione, lo stelo 17 sporge all’esterno del cannotto 15 ed à ̈ solidalmente collegato, tramite una gabbia 25 metallica, ad un piattello 24 trasversale all’asse 13. La gabbia 25 definisce anche una sede di appoggio di un’estremità di una molla 26, la quale à ̈ avvolta ad elica attorno all’asse 13 ed al cannotto 15 ed à ̈ compressa tra la testa 14 e la gabbia 25 stessa per mantenere il piattello 24 costantemente a contatto di una relativa faccia piana 12 dell’anello poligonale 10 e consentire, in uso, la trasmissione del moto dall’albero motore 7 al relativo pistone 4.

Secondo varianti non illustrate, la pompa 1 differisce da quella dall’esempio illustrato sia per quanto riguarda il numero e la struttura dei pistoni 4, sia per quanto riguarda la modalità di trasmissione del moto ai pistoni 4 stessi. Per esempio, al posto dell’anello poligonale 10, potrebbe essere utilizzata una camma calettata sull’albero motore 7 e/o i pistoni 4 potrebbero essere provvisti di un elemento di punteria a rullo o di un elemento di punteria a bicchiere (entrambi di tipo noto) interposto tra il pistone 4 stesso ed il gruppo 6 di trasmissione.

Secondo quanto illustrato nella figura 1 e, con maggior dettaglio, nelle figure 2 e 3, il cannotto 15 presenta, in corrispondenza della propria estremità assiale libera, una pluralità di scanalature 27 esterne, le quali si estendono parallelamente all’asse 13 per circa un terzo della lunghezza del cannotto 15 e sono uniformemente distribuite attorno all’asse 14 lungo un arco di circa 180°. Le scanalature 27 hanno l’effetto di incrementare la superficie di scambio termico tra il cannotto 15 ed il combustibile presente all’interno della relativa cavità radiale 3 consentendo al cannotto 15 di cedere all’ambiente circostante gran parte del calore accumulato sia per effetto dell’espansione adiabatica del combustibile che trapela, a causa della differenza di pressione, dalla camera 18 di compressione attraverso l’intercapedine tra lo stelo 17 ed il foro 16, sia per effetto delle forze di attrito che si generano tra il cannotto 15 ed il pistone 4. Dal momento che queste forze di attrito non sono simmetriche rispetto all’asse 13, ma risultano maggiori sulla porzione del cannotto 15 disposta a valle rispetto al senso di rotazione dell’albero motore 7, le scanalature 27 vengono preferibilmente realizzate sulla porzione semicilindrica del cannotto 15 disposta a valle dell’asse 13 nel senso di rotazione dell’albero motore 7 (figura 3).

Claims (6)

1. RIVENDICAZIONI 1. Pompa ad alta pressione, in particolare per alimentare combustibile ad un motore a combustione interna, la pompa (1) comprendendo un corpo pompa (2); almeno una testa (14), la quale à ̈ assemblata al corpo pompa (2) e comprende un cannotto (15) presentante un primo asse (13); ed almeno un pistone (4) montato in maniera assialmente scorrevole lungo il cannotto (15) e definente, all’interno del cannotto (15) stesso, una camera (18) di compressione; la pompa (1) essendo caratterizzata dal fatto che il cannotto (15) presenta una pluralità di scanalature (27) esterne assiali atte ad incrementare lo scambio termico tra il cannotto (15) e l’ambiente ad esso circostante.
2. 2. Pompa ad alta pressione secondo la rivendicazione 1, in cui le scanalature (27) presentano una lunghezza inferiore a quella del cannotto (15) e si estendono a partire da un’estremità assiale libera del cannotto (15).
3. 3. Pompa ad alta pressione secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui le scanalature (27) sono uniformemente distribuite attorno al primo asse (13) lungo un arco di ampiezza determinata.
4. 4. Pompa ad alta pressione secondo la rivendicazione 3, in cui il detto arco ha un’ampiezza di circa 180°.
5. 5. Pompa ad alta pressione secondo una delle precedenti rivendicazioni, in cui il corpo pompa (2) comprende una cavità centrale (5) ed almeno una cavità radiale (3), la quale comunica con la cavità centrale (5), à ̈ chiusa dalla testa (14) ed alloggia il cannotto (15); la pompa (1) comprendendo mezzi rotanti (6) di azionamento alloggiati all’interno della cavità centrale (5) per spostare, in uso, di moto alterno il pistone (4) lungo il primo asse (13).
6. 6. Pompa ad alta pressione secondo la rivendicazione 5 quando dipendente dalla rivendicazione 3 o 4, in cui il detto arco si estende, attorno al detto primo asse (13), lungo una zona del cannotto (15) disposta a valle del primo asse (13) rispetto al senso di rotazione dei mezzi rotanti (6) di azionamento.