ITMI20111910A1

ITMI20111910A1 - Macchina operatrice

Info

Publication number: ITMI20111910A1
Application number: IT001910A
Authority: IT
Inventors: Alfaro Luis Enrique Sagastegui
Original assignee: Fpz S P A
Priority date: 2011-10-24
Filing date: 2011-10-24
Publication date: 2013-04-25

Description

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad una macchina operatrice idonea ad agire su fluidi aeriformi quali un gas o del vapore, in accordo con il preambolo della rivendicazione 1.

Più in particolare la presente invenzione verte su una soffiante, in particolare su una soffiante a canale laterale, idonea ad essere impiegata per agire su un fluido aeriforme in pressione e ad alta temperatura, ad esempio vapore alla pressione di 100 KPa e temperatura di 120°C.

Nell'ambito dei fluidi aeriformi è nota l'esigenza di poter comprimere tali fluidi, ad esempio, per convogliarli in tubazioni o per immagazzinarli in pressione all'interno di appositi serbatoi .

Generalmente, quando il fluido aeriforme da comprimere è aria, la sua compressione è effettuata mediante soffianti quali la soffiante a canale laterale descritta nel documento EP 1624191-B1. Questo tipo di soffianti risulta essere particolarmente vantaggiosa ad esempio per fornire una corrente d'aria ad un forno o per aspirare aria da un locale.

Le soffianti attuali altrimenti note come soffianti a canale laterale o di tipo rigenerativo, non risultano invece idonee ad essere impiegate qualora il fluido su cui operare non sia aria bensì un fluido aeriforme quale vapore, gas metano e simili, vale a dire un fluido aeriforme che non deve essere disperso nell'ambiente esterno alla soffiante e/o che non deve essere contaminato dall'ambiente esterno. Generalmente, per applicazioni di questo tipo vengono impiegate macchine operatrici a pistoni, a lobi, ad anello liquido, a palette, le quali consentono di conseguire elevati rapporti di compressione del fluido aeriforme anche in presenza di condizioni gravose di impiego, ad esempio in presenza di temperature ambientali e/o del fluido superiori a 100 °C.

Per quanto le macchine operatrici a pistoni siano molto efficaci, il loro impiego non risulta essere gradito non solo in considerazione del maggior costo di realizzazione e di manutenzione delle stesse ma anche per ulteriori aspetti indesiderati, quali ad esempio quelli di seguito elencati a puro titolo esemplificativo :

- maggiori complicazioni strutturali dell' impianto;

- maggior ingombro e peso delle macchine operatrici a parità di portata di fluido aeriforme; - problema dell'usura per strisciamento delle parti in moto relativo, con conseguente perdita di rendimento della macchina operatrice con l'andare del tempo;

- irregolarità nella mandata del flusso di fluido aeriforme in conseguenza della fase di aspirazione e della successiva fase di mandata e, non ultimo

- inquinamento/contaminazione del fluido aeriforme con l'olio lubrificante.

L'esigenza da soddisfare è quella di disporre di una macchina operatrice idonea ad agire su fluidi aeriformi, anche in condizioni ambientali di pressione e temperatura molto critiche, in modo semplice ed efficace, evitando dispersioni di fluido aeriforme all'esterno e/o contaminazioni del fluido aeriforme dall'esterno, pur mantenendo dimensioni molto compatte .

Il problema alla base della presente invenzione è quello di escogitare una macchina operatrice idonea ad operare su fluidi aeriformi, anche in condizioni di impiego gravose, la quale presenti caratteristiche strutturali e funzionali tali da soddisfare la suddetta esigenza, ovviando nel contempo agli inconvenienti di cui si è detto con riferimento alla tecnica nota.

Tale problema è risolto da una macchina operatrice idonea ad operare su fluidi aeriformi in accordo con la rivendicazione 1.

Ulteriori caratteristiche ed i vantaggi della macchina operatrice secondo la presente invenzione risulteranno dalla descrizione di seguito riportata di un suo esempio preferito di realizzazione, data a titolo indicativo e non limitativo, con riferimento alle annesse figure, in cui:

- la figura 1 rappresenta una vista prospettica della macchina operatrice secondo l'invenzione;

- la figura 2 rappresenta una vista piana frontale della macchina operativa di figura 1 e

- la figura 3 rappresenta una vista piana in sezione secondo la linea di sezione III-III di figura 2.

Con riferimento alle annesse figure, con 1 è globalmente indicata una macchina operatrice secondo l'invenzione per operare su fluidi aeriformi.

In accordo con la forma di realizzazione illustrata, la soffiante 2:

- è una soffiante a canale laterale,

- è azionata da un motore elettrico 3 e

- è idonea ad operare con vapore avente pressione dell'ordine di 100 KPa e temperatura dell'ordine di 120 °C, in un ambiente ad una temperatura superiore a 100°C, ad esempio ad una temperatura di 110÷120°C.

La soffiante 2 comprende:

- una carcassa 4 all'interno della quale è individuata una camera toroidale 8 dotata di almeno un'apertura di ingresso ed un'apertura di uscita per fluido aeriforme;

- una girante 7 comprendente una pluralità di palette periferiche 10 aggettanti in detta camera toroidale 8, detta girante 7 essendo supportata in modo girevole nella carcassa 4 della soffiante da una porzione 9b di un albero di rotazione 9 avente una prima porzione 9a aggettante da detta carcassa 4 attraverso una apertura passante appositamente prevista;

- un canale di aspirazione 5 ed un canale di mandata 6 rispettivamente in comunicazione di fluido con l'apertura di ingresso e con l'apertura di uscita della camera toroidale 8 mediante rispettivi collettori di aspirazione e di scarico.

Preferibilmente, l'albero di rotazione 9 e l'albero motore del motore elettrico sono costituiti da uno stesso albero rotante 9 avente una prima porzione di estremità 9a che si estende all'interno del motore elettrico 3, una contrapposta porzione di estremità 9b inserita all'interno della carcassa 4 e una porzione intermedia 9c che è esterna sia alla carcassa 4 che al motore 3.

La girante 7 è supportata solidale in rotazione, preferibilmente è calettata, sulla suddetta contrapposta porzione di estremità 9b dell'albero 9.

In accordo con la forma di realizzazione illustrata, la girante 7 è costituita da un disco centrale che sporge da un mozzo calettato sulla porzione di estremità 9b dell'albero 9 verso un cerchio periferico, lungo il quale sono posizionate le palette periferiche 10 aventi forma convessa a cucchiaio .

Come precedentemente indicato, all'interno della carcassa 4 le palette periferiche 10 della girante 7 si muovono all'interno della camera toroidale 8, la quale risulta essere formata tra un corpo 4a ed coperchio 4b fissato in modo rimovibile al corpo 4a.

Vantaggiosamente, la macchina operatrice 1 comprende una scatola porta tenute 13 posizionata interno a detta porzione intermedia 9c dell'albero di rotazione 9 in modo da racchiudere tale porzione intermedia 9c in una camera all'interno della quale è contenuto un liquido di raffreddamento, come risulterà più chiaro dal seguito della descrizione. Vantaggiosamente, la macchina operatrice 1 comprende prime tenute meccaniche 11 posizionate fra l'albero di rotazione 9 e la carcassa 4, più specificatamente in corrispondenza dell'apertura passante della carcassa 9 attraverso la quale la porzione di estremità 9b dell'albero di rotazione 9 si inserisce nella carcassa.

Dunque, le prime tenute meccaniche 11 assicurano la tenuta di fluido fra la carcassa 4 e l'albero di rotazione 9 ivi supportato in rotazione.

La scatola porta tenute 13 si estende assialmente intorno alla porzione intermedia 9c dell'albero di rotazione 9 dalla carcassa a al motore elettrico 3 risultando rigidamente collegata sia alla carcassa che al motore elettrico, con i quali viene a formare una struttura monoblocco solidale.

In corrispondenza delle contrapposte estremità di testa la scatola porta tenute 13 comprende rispettive aperture passanti idonee a consentire il passaggio dell'albero di rotazione 9.

Come precedentemente descritto, la scatola porta tenute 13 è riempita con un fluido di raffreddamento, e prevede una luce di ingresso 14 ed una luce di scarico 15 destinate ad essere messe rispettivamente in comunicazione di fluido con un condotto di mandata di fluido di raffreddamento (non illustrato) e con un condotto di ritorno di fluido di raffreddamento (non illustrato, così da consentire all' occorrenza una circolazione di un flusso di fluido di raffreddamento all'interno della camera individuata dalla scatola porta tenute 13.

Al fine di evitare perdite di liquido di raffreddamento dalle aperture passanti delle contrapposte estremità di testa della scatola porta tenute 13, la macchina operatrice 1 comprende seconde tenute meccaniche posizionate fra le suddette aperture e l'albero di rotazione 9.

Preferibilmente, il motore elettrico 3 è un motore elettrico di tipo brushless a magneti permanenti. Al fine di consentire il funzionamento del motore elettrico 3 anche nelle condizioni gravose nelle quali la macchina operatrice 1 deve operare, i magneti permanenti del motore elettrico 3 sono magneti permanenti samario-cobalt o .

Al fine di disporre di una girante 7 che oltre ad essere ben performante sia anche economica e risulti idonea ad essere posta in contatto con cibi e/o bevande, la girante 7 è realizzata con un tecnopolimero; preferibilmente un tecnopolimero caricato con fibre, ad esempio fibra di vetro o fibra di carbonio.

Preferibilmente, la girante 7 comprende un'anima interna sulla quale è sovrastampata la restante parte esterna della girante.

Preferibilmente sia l'anima interna che la parte esterna della girante (7) sono realizzate con lo stesso materiale, preferibilmente con lo steso tecnopolimero caricato con fibre.

La realizzazione dello stampaggio della girante in due fasi distinte e successive consente di contenere le deformazioni della girante al termine della fase di stampaggio, vale a dire di ottenere una girante che è ancora da sottoporre a lavorazioni di finitura alle macchine utensili ma in misura molto più contenuta rispetto ad una girante ottenuta in un'unica fase di stampaggio.

Preferibilmente, la girante 7, il canale di aspirazione 5, il canale di mandata 6 e i collettori di aspirazione e mandata e la camera toroidale sono realizzati con materiali idonei ad entrare in contatto con alimenti senza contaminarli, preferibilmente tecnopolimeri .

Come si può apprezzare da quanto descritto, la macchina operatrice secondo l'invenzione per operare su fluidi aeriformi consente di soddisfare la suddetta esigenza e di superare nel contempo gli inconvenienti di cui si è riferito nella parte introduttiva della presente descrizione con riferimento alla tecnica nota. Infatti, la presenza della scatola porta tenute e la presenza delle tenute meccaniche assicura alla soffiante di poter lavorare senza alcuna perdita del fluido aeriforme processato, evitando nel contempo che il fluido aeriforme possa contaminarsi per infiltrazioni dall'esterno.

Peraltro l'utilizzo di una soffiante a canale laterale o rigenerativo al posto di una macchina operatrice a pistoni risulta essere estremamente più vantaggioso per quanto riguarda la semplicità strutturale della macchina, l'affidabilità, una maggior semplicità nella manutenzione e il minor costo complessivo .

La macchina operatrice secondo l'invenzione risulta essere idonea ad operare ad alta temperatura, cosi come ad operare su fluidi aeriformi ad alta temperatura .

Ovviamente, un tecnico del ramo, allo scopo di soddisfare esigenze contingenti e specifiche, potrà apportare numerose modifiche e varianti alla una macchina operatrice per operare su fluidi aeriformi sopra descritta, tutte peraltro contenute nell'ambito di protezione dell'invenzione quale definito dalle seguenti rivendicazioni.

Così, ad esempio ,1'albero di rotazione che si estende dal motore elettrico alla girante può essere realizzato in due parti collegate fra loro in modo da risultare solidali in rotazione.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Macchina operatrice per operare su fluidi aeriformi comprendente una soffiante (2), particolarmente una soffiante a canale laterale, ed un motore elettrico (3) per azionare una girante (7) di detta soffiante, in cui detta soffiante (2) comprende: - una carcassa (4) che individua una camera toroidale (8) dotata di almeno un'apertura di ingresso ed un'apertura di uscita per fluido aeriforme; - una girante (7) comprendente una pluralità di palette periferiche (10) aggettanti in detta camera toroidale (8), detta girante (7) essendo supportata in modo girevole in detta carcassa (4) da un albero di rotazione (9) che fuoriesce con una prima porzione (9c) da detta carcassa (4) attraverso un'apertura passante; - un canale di aspirazione (5) ed un canale di mandata (6) in comunicazione di fluido con detta apertura di ingresso e detta apertura di uscita di detta camera toroidale (8) mediante collettori di aspirazione e di scarico rispettivamente, caratterizzata dal fatto che: - detto albero di rotazione (9) è direttamente accoppiato all'albero motore di detto motore elettrico (3); - detta macchina operatrice comprende prime tenute meccaniche (11) posizionate fra detta apertura passante e detto albero di rotazione (9) per assicurare un supporto in rotazione a tenuta di fluido fra detto albero di rotazione (9) e detta carcassa (4) e - detta macchina operatrice comprende una scatola porta tenute posizionata intorno a detta prima porzione (9c) di detto albero di rotazione (9) per contenere e racchiudere dette prime tenute meccaniche (11), detta scatola porta tenute (13) essendo interposta e supportata fra detta carcassa (4) e detto motore elettrico (3).
2. Macchina operatrice in accordo con la rivendicazione 1, in cui detta scatola porta tenute (13) si estende da detta carcassa (4) a detto motore elettrico (3) ed è rigidamente collegata a detta carcassa (4) ed a detto motore elettrico (3) individuando con essi una struttura monoblocco solidale.
3. Macchina operatrice in accordo con la rivendicazione 1 o 2, in cui: detta scatola porta tenute meccaniche (13) individua attorno a detta prima porzione (9c) di detto albero di rotazione (9) che fuoriesce da detta carcassa (4) una camera chiusa riempita con liquido di raffreddamento, - detta macchina operatrice comprende un impianto di raffreddamento comprendente un condotto di mandata di fluido di raffreddamento ed un condotto di ritorno di fluido di raffreddamento, - detta scatola porta tenute (13) comprende una luce di ingresso ed una luce di scarico destinate ad essere messe in comunicazione di fluido con detto condotto di mandata di fluido di raffreddamento e, rispettivamente, con detto condotto di ritorno di fluido di raffreddamento, - detta scatola porta tenute (13) comprende rispettive aperture passanti idonee a consentire il passaggio dell'albero di rotazione (9), in corrispondenza di dette aperture passanti essendo previste seconde tenute meccaniche (12) agenti su detto albero di rotazione (9) e albero motore per evitare la fuoriuscita di fluido di raffreddamento durante la loro rotazione.
4. Macchina operatrice in accordo con la rivendicazione 1, 2 o 3, in cui detto albero di rotazione (9) e detto albero motore individuano un solo albero rotante in cui detta una prima porzione (9c) di detto albero rotante che fuoriesce da detta carcassa (4) individua la porzione (9c) di detto albero rotante (9) compresa fra detta carcassa (4) e detto motore elettrico (3) in corrispondenza della quale è posizionata detta scatola porta tenute (13).
5. Macchina operatrice in accordo con una qualunque delle rivendicazioni da 1 a 4, in cui detto motore elettrico (3) è un motore elettrico (3) a magneti permanenti samario-cobalto.
6. Macchina operatrice in accordo con una qualunque delle rivendicazioni da 1 a 5, in cui detta girante (7) è realizzata con un tecnopolimero.
7. Macchina operatrice in accordo con la rivendicazione 6, in cui detta girante (7) comprende un'anima interna sulla quale è sovrastampata la restante parte esterna di detta girante (7).
8. Macchina operatrice in accordo con la rivendicazione 6 o 7, in cui detta anima interna e detta restante parte esterna di detta girante (7) sono realizzate con un tecnopolimero caricato mediante fibre.
9. Macchina operatrice in accordo con la rivendicazione 8, in cui detta anima interna e detta restante parte esterna di detta girante (7) sono realizzate con lo stesso tecnopolimero.
10. Macchina operatrice in accordo con una qualunque delle rivendicazioni da 1 a 9 in cui detta carcassa (4) detta girante (7) detto canale di aspirazione (5), detto canale di erogazione (6) detti collettori sono realizzati con materiali idonei ad entrare in contatto con alimenti senza contaminarli.