ITMI20120045A1 - Elemento di tenuta per un organo scorrevole, in particolare per pompe ad alta pressione - Google Patents

Description

“ELEMENTO DI TENUTA PER UN ORGANO SCORREVOLE, IN PARTICOLARE PER POMPE AD ALTA PRESSIONEâ€

La presente invenzione à ̈ relativa a un elemento di tenuta per un organo scorrevole in una sede, quale specificamente un pistone di una pompa (in particolare per acqua) ad alta pressione.

Come noto, le pompe acqua ad alta pressione dotate di pistone scorrevole sono normalmente dotate di elementi di tenuta disposti tra il pistone scorrevole e la relativa sede.

La specificità dell’applicazione richiede gruppi di tenuta che svolgono diverse funzioni, per cui una soluzione nota include tre elementi distinti: un anello di tenuta radiale, un anello antiestrusione e un anello spintore.

Soluzioni di questo tipo, come altre analoghe, sembrano comunque presentare margini di miglioramento, sia in termini di semplicità di fabbricazione e montaggio, sia di efficacia, affidabilità e durata.

È uno scopo della presente invenzione quello di fornire un elemento di tenuta per un organo scorrevole in una sede, quale specificamente un pistone di una pompa (in particolare per acqua) ad alta pressione, che sia semplice ed economico da realizzare e installare, pienamente efficiente e affidabile, e di lunga durata.

La presente invenzione à ̈ dunque relativa a un elemento di tenuta, in particolare per pompe ad alta pressione, come essenzialmente definito nell’annessa rivendicazione 1 e, per i suoi aspetti preferiti, nelle rivendicazioni dipendenti.

L’invenzione à ̈ descritta in dettaglio nel seguente esempio non limitativo di attuazione, con riferimento alle figure annesse in cui:

– la figura 1 à ̈ una vista schematica parziale e in sezione longitudinale di un elemento di tenuta in accordo al trovato, installato su una pompa acqua ad alta pressione;

– la figura 2 à ̈ vista parziale in sezione longitudinale dell’elemento di tenuta di figura 1, mostrato in condizioni indeformate;

- le figure 3 e 4 sono due viste in pianta di rispettive facce opposte dell’elemento di tenuta di figura In figura 1 à ̈ indicato con 1 un elemento di tenuta per un organo 2 meccanico che si estende lungo un asse A ed à ̈ alloggiato scorrevole assialmente in una sede 3 di scorrimento formata in una struttura 4 di supporto fissa.

L’organo 2 à ̈, per esempio, uno stelo di un pistone di una pompa ad alta pressione, per esempio una pompa per acqua.

L’elemento di tenuta 1 comprende un corpo 5 anulare monolitico in materiale polimerico, in particolare elastomerico, che si estende attorno a un asse centrale definito in uso dall’asse A ed à ̈ alloggiato in una sede 6 fissa (fissa cioà ̈ rispetto all’organo 2 scorrevole), che à ̈ ricavata nella struttura 4 di supporto ed à ̈ delimitata da una parete 7 laterale cilindrica, sostanzialmente parallela all’asse A, e da una coppia di opposte pareti 8, 9 di fondo anulari, affacciate una all’altra; l’elemento di tenuta 1 à ̈ accoppiato solidale alla struttura 4 di supporto ed à ̈ calzato attorno all’organo 2, il quale à ̈ scorrevole nella sede 3 di scorrimento rispetto alla struttura 4 di supporto e all’elemento di tenuta 1.

Con riferimento anche alle figure 2-4, l’elemento di tenuta 1 presenta una porzione di base 11 anulare da cui si protendono un risalto 12 anulare centrale e due opposti labbri 13, 14 di tenuta radiale, disposti da lati opposti del risalto 12.

La porzione di base 11 à ̈ delimitata lateralmente da un fianco 15 laterale radialmente interno, rivolto verso il centro dell’elemento di tenuta 1 e l’asse A e quindi, in uso, verso l’organo 2, e un fianco 16 laterale radialmente esterno, opposto al fianco 15 e rivolto in uso verso la parete 7 laterale della sede 6. I due fianchi 15, 16 laterali opposti sono affacciati e sostanzialmente paralleli uno all’altro e all’asse A.

Qui e nel seguito, si assume come direzione assiale quella lungo l’asse A e come direzione radiale quella lungo un generico raggio che si diparte ortogonalmente dall’asse A (e quindi dal centro dell’elemento di tenuta 1); i termini “radialmente esterno†e “radialmente interno†riferiti a una coppia di elementi indicano pertanto che tali elementi sono disposti, in direzione radiale ovvero lungo un raggio dell’elemento di tenuta 1, più verso l’esterno e, rispettivamente, più verso il centro dell’elemento di tenuta 1.

Il fianco 15 radialmente interno ha preferibilmente una superficie porosa, avente inoltre basso coefficiente d’attrito, e comunque un coefficiente d’attrito inferiore alla superficie del fianco 16 radialmente esterno (che non à ̈ porosa).

La porzione di base 11 presenta poi una superficie di fondo 17 piatta, sostanzialmente piana e perpendicolare ai fianchi 15, 16 e all’asse A.

La superficie di fondo 17 Ã ̈ collegata ai fianchi 15, 16 da rispettivi bordi 18 perimetrali arrotondati.

La superficie di fondo 17 Ã ̈ posta a contatto, in uso, con la parete 8 della sede 6.

La superficie di fondo 17 presenta delle scanalature 19 radiali, angolarmente spaziate una dall’altra (per esempio, ma non necessariamente, a 90° una dall’altra) e che attraversano radialmente la porzione di base 11 e si estendono tra i fianchi 15, 16 collegando i bordi 18.

Il risalto 12 e i labbri 13, 14 si protendono da una estremità 21 della porzione di base 11 opposta alla superficie di fondo 17.

Il risalto 12 à ̈ disposto tra i due labbri 13, 14 e sporge assialmente oltre i labbri 13, 14. Il risalto 12 presenta una coppia di fianchi 22 laterali inclinati, convergenti verso una estremità 23 libera del risalto 12 e raccordati a rispettivi labbri 13, 14 da rispettive porzioni a sella 24. L’estremità 23 libera del risalto 12 à ̈ provvista di una superficie frontale 25 sostanzialmente anulare, piana e perpendicolare all’asse A. Vantaggiosamente, la superficie frontale 25 presenta una pluralità di intagli 26 radiali formati sulla superficie frontale 25 e che attraversano il risalto 12 da un fianco 22 all’altro e sono spaziati circonferenzialmente uno dall’altro sulla superficie frontale 25.

I labbri 13, 14 si protendono dalla porzione di base 11 in direzione opposta alla superficie di fondo 17 e divergono da rispettivi fianchi 15, 16; in particolare, i labbri 13, 14 sono, in condizioni indeformate, inclinati rispetto all’asse A e divergenti dalla porzione di base 11 e sporgenti radialmente oltre i fianchi 15, 16.

I labbri 13, 14 divergono uno dall’altro e dal risalto 12 centrale e definiscono rispettivamente un labbro 13 di tenuta dinamica radialmente interno, cooperante a strisciamento, in uso, con una superficie laterale 27 dell’organo 2 scorrevole, e un labbro 14 di tenuta statica radialmente esterno, cooperante in uso con la parete laterale 7 laterale della sede 6.

I due labbri 13, 14 sono conformati e/o realizzati in modo da avere flessibilità diversa; in particolare, il labbro 13 di tenuta dinamica ha una flessibilità maggiore del labbro 14 di tenuta statica (cioà ̈ oppone una resistenza alla flessione minore del labbro 14 di tenuta statica); per esempio, la diversa flessibilità dei due labbri 13, 14 à ̈ conseguita realizzando i due labbri 13, 14 con materiali aventi caratteristiche di flessibilità diverse, in particolare realizzando il labbro 13 di tenuta dinamica con un materiale più flessibile del materiale del labbro 14 di tenuta statica (o con lo stesso materiale, ma avente comunque flessibilità maggiore).

I labbri 13, 14 sporgono radialmente, in condizione indeformata, da lati opposti della porzione di base 11 e oltre rispettivi fianchi 15, 16 della porzione di base 11.

Ciascun labbro 13, 14 à ̈ delimitato da una coppia di opposti lati 31 anulari, raccordati rispettivamente ad un fianco 15, 16 e ad una porzione a sella 24; i lati 31 di ciascun labbro 13, 14 sono sostanziamene piani e paralleli o leggermente inclinati uno rispetto all’altro, per esempio convergenti verso l’estremità 23 libera.

Il fianco 15 radialmente interno della porzione di base 11 à ̈ inoltre provvisto di un labbro 32 stabilizzatore anulare, in particolare avente sezione trasversale sostanzialmente a V e che si protende radialmente dal fianco 15 verso l’interno dell’elemento di tenuta 1 per contattare la superficie laterale 27 dell’organo 2.

Il labbro 32 stabilizzatore à ̈ conformato in modo da intervenire, in uso, quando la pressione di esercizio supera una soglia prestabilita, in particolare intorno a 50 bar.

Da quanto descritto emergono evidenti i vantaggi dell’invenzione.

In generale, l’elemento di tenuta 1 in accordo all’invenzione à ̈ semplice ed economico da realizzare e installare, pienamente efficiente e affidabile e di lunga durata.

In particolare, struttura e conformazione dell’elemento di tenuta 1 consentono un montaggio più facile, rispetto a soluzioni note.

La specifica conformazione dell’elemento di tenuta 1 (in particolare, dei labbri 13, 14 configurati per lavorare in maniera asimmetrica, avendo flessibilità diversa) garantisce allineamento rispetto all’organo 2 in movimento, buone prestazioni e durata.

Inoltre, il labbro 13 di tenuta dinamica cooperante con l’organo 2 scorrevole, più flessibile, e la superficie a basso coefficiente di attrito della porzione di base 11 riducono l’attrito con l’organo 2 in movimento evitando il surriscaldamento dell’elemento di tenuta 1, dell’organo 2 e dell’olio eventualmente presente.

In particolare, la superficie porosa del fianco 15 all’interno dell’elemento di tenuta 1 trattiene lubrificante in modo da facilitare lo scorrimento ed eliminare l’attrito di primo distacco.

Le scanalature 19 consentono poi di eliminare la pressione residua che può formarsi nella sede 6.

Il risalto 12 centrale funge da distanziatore e con gli intagli 26 consente di equilibrare la pressione tra i lati opposti del risalto 12.

Il labbro 32 funge da stabilizzatore quando la pressione aumenta.

Resta poi inteso che all’elemento di tenuta qui descritto ed illustrato possono essere apportate modifiche e varianti che non escono dall’ambito dell’invenzione come definito nelle annesse rivendicazioni

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Elemento di tenuta (1) per un organo (2) scorrevole, in particolare per pompe ad alta pressione, comprendente un corpo (5) anulare monolitico in materiale polimerico che si estende attorno a un asse (A) centrale e presenta una porzione di base (11) anulare da cui si protendono un risalto (12) anulare centrale e due opposti labbri (13, 14) di tenuta radiale, disposti da lati opposti del risalto (12); in cui i labbri (13, 14) divergono uno dall’altro e dal risalto (12) e definiscono rispettivamente un labbro (13) di tenuta dinamica radialmente interno e un labbro (14) di tenuta statica radialmente esterno, destinati a cooperare in uso rispettivamente con un organo (2) scorrevole e con una sede (6) fissa che alloggia l’elemento di tenuta (1); e in cui il labbro (13) di tenuta dinamica ha una flessibilità maggiore del labbro (14) di tenuta statica.
2. 2. Elemento di tenuta secondo la rivendicazione 1, in cui i labbri (13, 14) sono, in condizioni indeformate, inclinati rispetto all’asse (A) e divergenti dalla porzione di base (11) e sporgenti radialmente da lati opposti della porzione di base (11) e oltre rispettivi fianchi (15, 16) della porzione di base (11).
3. 3. Elemento di tenuta secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui ciascun labbro (13, 14) Ã ̈ delimitato da una coppia di opposti lati (31) anulari, raccordati rispettivamente ad un fianco (15, 16) della porzione di base (11) e ad una porzione a sella (24) collegata al risalto (12).
4. 4. Elemento di tenuta secondo una delle rivendicazioni precedenti, comprendente un labbro (32) stabilizzatore anulare che si protende radialmente verso l’asse (A) da un fianco (15) radialmente interno della porzione di base (11).
5. 5. Elemento di tenuta secondo la rivendicazione 4, in cui il labbro (32) stabilizzatore ha sezione trasversale sostanzialmente a V ed à ̈ conformato in modo da intervenire, in uso, quando la pressione di esercizio supera una soglia prestabilita.
6. 6. Elemento di tenuta secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui la porzione di base (11) à ̈ delimitata lateralmente da una coppia di fianchi (15, 16) opposti sostanzialmente paralleli uno all’altro e all’asse (A).
7. 7. Elemento di tenuta secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui la porzione di base (11) ha un fianco (15) radialmente interno provvisto di una superficie porosa.
8. 8. Elemento di tenuta secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui la porzione di base (11) presenta una superficie di fondo (17) piatta, sostanzialmente piana e perpendicolare all’asse (A) e che presenta delle scanalature (19) radiali, angolarmente spaziate una dall’altra e che attraversano radialmente la porzione di base (11) e si estendono tra rispettivi fianchi (15, 16) della porzione di base (11).
9. 9. Elemento di tenuta secondo la rivendicazione 8, in cui la superficie di fondo (17) Ã ̈ collegata ai fianchi (15, 16) della porzione di base (11) da rispettivi bordi (18) perimetrali arrotondati.
10. 10. Elemento di tenuta secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui il risalto (12) sporge assialmente oltre i labbri (13, 14) e presenta una estremità (23) libera provvista di una superficie frontale (25) che presenta una pluralità di intagli (26) radiali che attraversano il risalto (12) tra rispettivi fianchi (22) laterali del risalto (12) e sono spaziati circonferenzialmente uno dall’altro sulla superficie frontale (25).