ITMI20101900A1 - Pompa a vibrazione atta a trattare anche fluidi gassosi, in particolare aria. - Google Patents

Description

"POMPA A VIBRAZIONE ATTA A TRATTARE ANCHE FLUIDI GASSOSI, IN PARTICOLARE ARIA"

D E S C R I Z I O N E

Il presente trovato ha come oggetto una pompa a vibrazione atta a trattare anche fluidi gassosi, in particolare aria.

Come è noto, le pompe a vibrazione ad azionamento elettromagnetico sono componenti largamente utilizzati per l'alimentazione di caldaie tipiche degli elettrodomestici ed in particolare delle macchine per la preparazione di bevande ottenute mediante infusione, come caffè, tè o simili.

Questi tipi di pompe sono utilizzati prevalentemente per il pompaggio di acqua o di fluidi con caratteristiche di densità e di viscosità simili a quelle dell'acqua.

Questa limitazione di impiego deriva dal principio di funzionamento di queste pompe che, nell'allestimento classico, implica l'impiego di guarnizioni di tenuta.

Più particolarmente, le pompe a vibrazione di tipo noto comprendono, generalmente, un corpo di contenimento che definisce, al suo interno, una camera principale sostanzialmente cilindrica nella quale è alloggiato il nucleo ferromagnetico o pistone. Tale pistone è mobile con moto alternato lungo l'asse della camera principale per azione di un campo elettromagnetico generato da almeno un solenoide percorso da corrente elettrica e disposto attorno al corpo di contenimento. La camera principale è in comunicazione, da parti opposte rispetto al pistone, con un condotto di aspirazione e con un condotto di mandata e il pistone è attraversato da un passaggio assiale. Tra un'estremità assiale del pistone e il condotto di mandata, nella camera principale, è definita una camera di aspirazione e, tra l'estremità assiale opposta del pistone e il condotto di mandata, è prevista una camera di mandata che può essere definita ancora nella camera principale oppure in un elemento connesso al corpo di contenimento, come ad esempio un corpo di uscita che ingloba il condotto di mandata. Lungo il percorso del fluido che si sviluppa dal condotto di aspirazione al condotto di mandata passando attraverso il pistone, sono disposti mezzi valvolari unidirezionali che consentono il flusso del fluido, a seguito del movimento alternato del pistone, esclusivamente dal condotto di aspirazione al condotto di mandata ottenendo così il desiderato effetto di pompaggio. Il pistone si accoppia, in modo scorrevole assialmente, con il corpo di contenimento e/o con altri elementi statici connessi al corpo di contenimento, come ad esempio il corpo di uscita sopra citato.

La tenuta dinamica tra il pistone e gli elementi statici che lo supportano è indispensabile per il funzionamento di queste pompe in quanto, in assenza di tale tenuta, si avrebbe una comunicazione diretta tra la camera di aspirazione e la camera di mandata by-passando il passaggio assiale che attraversa il pistone e quindi vanificando o comunque penalizzando in modo inaccettabile l'effetto di pompaggio derivante dal moto alternato del pistone.

Nelle pompe a vibrazione di tipo noto, questa tenuta utilizza guarnizioni costituite da boccole teflonate o da guarnizioni toroidali interposte tra il pistone e gli elementi statici.

Queste pompe a vibrazione, così strutturate, non possono funzionare correttamente trattando aria o fluidi gassosi in generale in quanto tali fluidi non sono in grado di smaltire sufficientemente il calore che si genera per attrito in corrispondenza delle guarnizioni di tenuta che, per tale motivo, andrebbero incontro ad un rapido decadimento e non svolgerebbero più la loro funzione.

Per questo motivo, per il pompaggio di fluidi gassosi vengono solitamente utilizzati altri tipi di pompe, come pompe a rotore, pompe peristaltiche o pompe a pistoni, che, però, risultano costruttivamente più complesse e quindi comportano, generalmente, costi di produzione più elevati .

Compito precipuo del presente trovato è quello di realizzare una pompa a vibrazione che possa trattare anche fluidi gassosi, in particolare aria, in modo tale da ampliare la gamma di applicazione delle pompe a vibrazione.

Nell'ambito di questo compito, uno scopo del trovato è quello di realizzare una pompa a vibrazione esente da problemi di tenuta e/o di surriscaldamento tra il pistone e le parti statiche con le quali il pistone si accoppia.

Un altro scopo del trovato è quello di realizzare una pompa a vibrazione, strutturalmente semplice, che possa essere realizzata con costi altamente competitivi e che si ponga come valida alternativa ad altri tipi di pompe attualmente utilizzate per il pompaggio di fluidi gassosi.

Un ulteriore scopo del trovato è quello di realizzare una pompa a vibrazione che, per le sue peculiari caratteristiche realizzative, sia in grado di dare le più ampie garanzie di affidabilità e sicurezza nell'uso.

Questo compito, nonché questi ed altri scopi che meglio appariranno in seguito, sono raggiunti da una pompa a vibrazione, particolarmente per fluidi gassosi, comprendente un corpo di contenimento definente internamente una camera principale, sostanzialmente cilindrica, alloggiante un nucleo ferromagnetico o pistone mobile con moto alternato lungo l'asse di detta camera principale per azione di un campo elettromagnetico generato da almeno un solenoide percorso da corrente elettrica e disposto attorno a detto corpo di contenimento, detta camera principale essendo in comunicazione, da parti opposte rispetto a detto pistone, con un condotto di aspirazione e con un condotto di mandata, detto pistone essendo attraversato da un primo passaggio assiale ed essendo previsti mezzi valvolari unidirezionali atti a consentire il flusso di un fluido da detto condotto di aspirazione a detto condotto di mandata attraverso detto primo passaggio assiale, caratterizzata dal fatto che l'estremità assiale di detta camera principale rivolta verso detto condotto di mandata è chiusa da una bussola attraversata assialmente da un secondo passaggio assiale definente una sede di scorrimento per una porzione o stelo di detto pistone, detta porzione del pistone accoppiandosi direttamente, ovvero senza interposizione di guarnizioni, con detta bussola attraverso detta sede di scorrimento.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente dalla descrizione di una forma di esecuzione preferita, ma non esclusiva, della pompa secondo il trovato, illustrata, a titolo indicativo e non limitativo, negli uniti disegni, in cui:

la figura 1 illustra la pompa secondo il trovato sezionata assialmente;

la figura 2 illustra un particolare ingrandito della figura 1;

la figura 3 illustra un altro particolare ingrandito della figura 1.

Con riferimento alle figure citate, la pompa secondo il trovato, indicata globalmente con il numero di riferimento 1, comprende un corpo di contenimento 2 che definisce, al suo interno, una camera principale 3, sostanzialmente cilindrica, che alloggia, in modo scorrevole assialmente, un nucleo ferromagnetico o pistone 4.

Nella forma di esecuzione illustrata, il pistone 4 è supportato elasticamente, all'interno della camera principale 3, da una molla elicoidale 5 che è interposta tra un'estremità assiale del pistone 4 éd un'estremità assiale della camera principale 3 .

Attorno al corpo di contenimento 2, sono disposte, in modo di per sé noto, due boccole magnetiche 6, 7 che sono distanziate tra loro lungo l'asse 3a della camera principale 3 mediante l'interposizione di un distanziale 8. Attorno alle boccole magnetiche 6, 7 è disposto almeno un avvolgimento o solenoide 9 che è protetto da un involucro 10 e che è au mentabile elettricamente in modo da generare un campo elettrico che provoca la traslazione alternata del pistone 4 lungo l'asse 3a relativamente al corpo di contenimento 2 .

La camera principale 3 comunica, da parti opposte tra loro rispetto al pistone 4, con un condotto di aspirazione 11 e con un condotto di mandata 12.

Il pistone 4 è attraversato assialmente da un primo passaggio assiale 13 e sono previsti mezzi valvolari unidirezionali che sono atti a consentire il flusso del fluido trattato dalla pompa 1 dal condotto di aspirazione 11 al condotto di mandata 12 attraverso il primo passaggio assiale 13, come meglio apparirà in seguito.

Secondo il trovato, l'estremità assiale della camera principale 3 è chiusa da una bussola 14 la quale è attraversata assialmente da un secondo passaggio assiale 15 che definisce una sede di scorrimento 16 per una porzione o stelo 4a del pistone 4. Tale porzione 4a del pistone 4 si accoppia direttamente, e cioè senza l'interposizione di guarnizioni di tenuta, con la bussola 14 attraverso la sede di scorrimento 16 definita dal secondo passaggio assiale 15.

Più particolarmente, la porzione 4a del pistone 4 presenta preferibilmente un diametro minore rispetto alla restante parte del pistone 4 e la bussola 14 si estende per un tratto assiale all'interno del corpo di contenimento 2 a partire dalla sua estremità assiale rivolta verso il condotto di mandata 12. In questo modo, sul pistone 4 risulta definito uno spallamento assiale 17 che si affaccia all'estremità assiale della bussola 14 inserita nel corpo di contenimento 2. Tra questo spallamento assiale 17 e l'estremità assiale della bussola 14 inserita nel corpo di contenimento 2, è interposto un organo elastico di battuta 18, costituito ad esempio da un O-ring.

La porzione 4a del pistone 4 e la sede di scorrimento 16 presentano una conformazione cilindrica e si accoppiano l'una con l'altra con un gioco radiale G prefissato.

Tale gioco radiale G è preferibilmente compreso tra 0,01 mm e 0,1 mm e ancora più preferibilmente è di 0,03 mm.

La bussola 14 è bloccata assialmente sul corpo di contenimento 2 da un corpo di uscita 19 che è connesso, ad esempio mediante un accoppiamento filettato, al corpo di contenimento 2. Il corpo di uscita 19 termina con un raccordo 20 all'interno del quale si sviluppa il condotto di mandata 12.

Anche il corpo di contenimento 2 presenta, in corrispondenza della sua estremità assiale opposta rispetto alla bussola 14, un raccordo 21 all'interno del quale si sviluppa il condotto di aspirazione 11.

Nella camera principale 3, tra l'estremità assiale di tale camera principale 3 nella quale sbocca il condotto di aspirazione 11 e l'estremità assiale del pistone 4 ad essa affacciata, è definita una camera di aspirazione 22.

Tra l'estremità assiale opposta del pistone 4 o meglio della sua porzione 4a e l'estremità assiale del secondo passaggio assiale 15 rivolta verso il condotto di mandata 12, nella bussola 14, è definita una camera di mandata 23.

I mezzi valvolari sopra citati comprendono una prima valvola unidirezionale 32 costituita sostanzialmente da un otturatore 24 che è mantenuto contro lo sbocco del primo passaggio assiale 13 rivolto verso la camera di mandata 23 dall'azione elastica di una molla elicoidale 25 alloggiata nel primo passaggio assiale 13. Tale prima valvola unidirezionale 32 si apre, e cioè il relativo otturatore 24 si muove protendendosi nella camera di mandata 23, quando il pistone 4 viene spostato verso l'estremità assiale della camera principale 3 connessa al condotto di aspirazione 11 e si chiude quando il pistone 4 viene spostato in senso opposto.

I mezzi valvolari sopra citati comprendono anche una seconda valvola unidirezionale 33 che è disposta lungo il condotto di mandata 12.

Preferibilmente, la seconda valvola unidirezionale 33 si compone sostanzialmente di un otturatore 26 che è alloggiato nel corpo di uscita 19 e che riscontra una sede di tenuta 27 definita in corrispondenza dello sbocco del secondo passaggio assiale 15 sull'estremità assiale della bussola 14 rivolta verso l'esterno della camera principale 3. L'otturatore 26 è spinto contro la sede di tenuta 27 da una molla 28.

L3⁄4seconda valvola unidirezionale 33 si apre, e cioè il suo otturatore 26 si distacca dalla sede di tenuta 27, quando il pistone 4 viene spostato assialmente verso la seconda valvola unidirezionale 33 e si chiude quando il pistone 4 viene spostato in senso opposto.

Per completezza descrittiva occorre dire che tra il corpo di uscita 19 e la bussola 14 e tra il corpo di uscita e l'involucro 10 sono interposte guarnizioni di tenuta 29, 30.

In pratica, nella pompa a vibrazione secondo il trovato, non è presente alcuna guarnizione di tenuta tra il pistone 4 e le parti statiche che lo supportano e cioè non è presente alcuna guarnizione di separazione tra la camera di aspirazione 22 e la camera di mandata 23. Ciononostante, la pompa a vibrazione secondo il trovato è in grado di assicurare un effetto di pompaggio pienamente soddisfacente in quanto, sorprendentemente, il gioco radiale G esistente tra la porzione 4a del pistone 4 e la bussola 14 è tale da ottenere comunque un grado di tenuta soddisfacente in quanto, in corrispondenza di tale gioco radiale G, si crea un meato di gas che, oltre a svolgere un effetto di tenuta, svolge anche un effetto lubrificante tra la parti in moto relativo. Tale meato di gas è mantenuto stabilmente in corrispondenza della zona di accoppiamento della porzione 4a del pistone 4 con la bussola 14 dal movimento alternato del pistone 4 relativamente alla bussola 14.

In questo modo, non si hanno problemi di surriscaldamento delle guarnizioni di tenuta che si avrebbero con l'utilizzo di pompe a vibrazione tradizionali nel trattamento di fluidi gassosi. Si è in pratica constatato come la pompa a vibrazione secondo il trovato assolva pienamente il compito prefissato in quanto è in grado di pompare fluidi gassosi senza problemi.

La pompa a vibrazione secondo il trovato può quindi essere utilizzata come valida alternativa a pompe di altro tipo più complesse e più costose.

In particolare, la pompa secondo il trovato può essere utilizzata, ad esempio, per pompare aria nei dispositivi di "montatura" del latte in macchine per l'erogazione automatica di bevande. Benché la pompa a vibrazione secondo il trovato sia stata concepita, in particolare, per trattare fluidi gassosi, potrà comunque essere utilizzata anche per il pompaggio di liquidi.

La pompa a vibrazione, così concepita, è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo; inoltre, tutti i dettagli potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti .

In pratica, i materiali impiegati, purché compatibili con l'uso specifico, nonché le dimensioni, salvo quanto diversamente specificato, potranno essere qualsiasi, secondo le esigenze e lo stato della tecnica.

Claims (10)

1. R IV E N D I C A Z I O N I 1. Pompa a vibrazione (1), particolarmente per fluidi gassosi, comprendente un corpo di contenimento (2) definente internamente una camera principale (3), sostanzialmente cilindrica, alloggiante un nucleo ferromagnetico o pistone (4) mobile con moto alternato lungo l'asse (3a) di detta camera principale (3) per azione di un campo elettromagnetico generato da almeno un solenoide (9) percorso da corrente elettrica e disposto attorno a detto corpo di contenimento (2), detta camera principale (3) essendo in comunicazione, da parti opposte rispetto a detto pistone (4), con un condotto di aspirazione (11) e con un condotto di mandata (12), detto pistone (4) essendo attraversato da un primo passaggio assiale (13) ed essendo previsti mezzi valvolari unidirezionali (32, 33) atti a consentire il flusso di un fluido da detto condotto di aspirazione (11) a detto condotto di mandata (12) attraverso detto primo passaggio assiale (13), caratterizzata dal fatto che l'estremità assiale di detta camera principale (3) rivolta verso detto condotto di mandata (12) è chiusa da una bussola (14) attraversata assialmente da un secondo passaggio assiale (15) definente una sede di scorrimento (16) per una porzione o stelo (4a) di detto pistone (4), detta porzione (4a) del pistone (4) accoppiandosi direttamente, ovvero senza interposizione di guarnizioni, con detta bussola (14) attraverso detta sede di scorrimento (16).
2. 2. Pompa a vibrazione (1), secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detta porzione (4a) del pistone (4) presenta un diametro ridotto rispetto alla restante parte del pistone (4), detta bussola (14) estendendosi per un tratto assiale all'interno di detto corpo di contenimento (2) a partire dalla sua estremità assiale rivolta verso detto condotto di mandata (12).
3. 3. Pompa a vibrazione (1), secondo le rivendicazioni 1 e 2, caratterizzata dal fatto che detta porzione (4a) del pistone (4) e detta sede di scorrimento (16) presentano una conformazione cilindrica, detta porzione (4a) del pistone (4) accoppiandosi con detta sede di scorrimento (16) con un gioco radiale (G) prefissato.
4. 4. Pompa a vibrazione (1), secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto gioco radiale (G) è sostanzialmente compreso tra 0,01 mm e 0,1 mm.
5. 5. Pompa a vibrazione (1), secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto gioco radiale (G) è di 0,03 mm.
6. 6. Pompa a vibrazione (1), secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che, tra l'estremità assiale di detta bussola (14) alloggiata internamente a detto corpo di contenimento (2) e lo spallamento assiale (17) di detto pistone (4) definito dal restringimento di diametro di detta porzione (4a), è interposto un organo elastico di battuta (18).
7. 7. Pompa a vibrazione (1), secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detti mezzi valvolari (32, 33) comprendono una prima valvola unidirezionale (32) disposta lungo detto primo passaggio assiale (13).
8. 8. Pompa a vibrazione (1), secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detti mezzi valvolari (32, 33) comprendono una seconda valvola unidirezionale (33) disposta lungo detto condotto di mandata (12) .
9. 9. Pompa a vibrazione (1), secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detta seconda valvola unidirezionale (33) riscontra una sede di tenuta (27) definita in corrispondenza dello sbocco di detto secondo passaggio assiale (15) sull'estremità assiale di detta bussola (14) rivolta verso l'esterno di detta camera principale (3).
10. 10. Pompa a vibrazione (1), secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detta bussola (14) è bloccata assialmente su detto corpo di contenimento (2) da un corpo di uscita (19) connesso a detto corpo di contenimento (2), in detto corpo di uscita (19) essendo definito detto condotto di mandata (12)