ITMI20120249A1 - Dispositivo con amplificazione della forza per l interruzione del collegamento meccanico tra puleggia e girante in una pompa di raffreddamento - Google Patents

Description

Descrizione della domanda di brevetto per invenzione industriale dal titolo:

“Dispositivo con amplificazione della forza per l’interruzione del collegamento meccanico tra puleggia e girante in una pompa di raffreddamentoâ€

Descrizione

La presente invenzione si riferisce ad un dispositivo con amplificazione della forza per l’interruzione del collegamento meccanico tra puleggia e girante in una pompa di raffreddamento. Più in particolare, la presente invenzione si riferisce ad un dispositivo per l’interruzione del collegamento meccanico tra la puleggia e la girante di una pompa di raffreddamento utilizzata di preferenza per la movimentazione e la circolazione di fluidi refrigeranti specialmente ma non esclusivamente nei motori a combustione interna.

Come à ̈ noto, generalmente ma non esclusivamente nel comparto dei motori a combustione interna, nel corso del normale processo di funzionamento alcuni componenti e circuiti dei motori tendono a raggiungere temperature molto elevate e come tali pericolose e potenzialmente dannose tanto per la funzionalità di tali componenti e circuiti oltre che del motore nel suo complesso quanto per la sua durata nel tempo o vita utile.

Allo scopo di scongiurare l’insorgere di tali gravosi e pericolosi effetti e provvedere al raffreddamento, il motore à ̈ provvisto di un impianto avente la funzione di garantire la circolazione di un fluido refrigerante per mantenere un valore di temperatura adeguato al corretto e durevole funzionamento del motore in regime di sicurezza.

Tradizionalmente in tali pompe di raffreddamento il fluido, tipicamente una miscela di acqua e glicole etilenico, Ã ̈ posto in circolazione a mezzo di una girante calettata su un albero rotabilmente movimentato da una puleggia o equivalentemente nota presa di moto azionata dal motore.

Il fluido refrigerante circola in modo continuo e, conseguentemente, la pompa continua a funzionare anche quando ciò non à ̈ strettamente necessario;

Ciò rappresenta un inconveniente in quanto quando, ad esempio, la temperatura esterna à ̈ piuttosto bassa o molto bassa, un raffreddamento del motore à ̈ addirittura controproducente per quanto riguarda l’ottimale funzionamento a regime, il contenimento dei consumi e la limitazione delle emissioni di gas inquinanti.

Un ulteriore inconveniente à ̈ rappresentato dal fatto che un funzionamento continuo della pompa, con una rotazione continua della girante, determina un assorbimento di potenza meccanica dal motore anche quando ciò non risulta necessario.

Tali inconvenienti possono essere ovviati utilizzando dei dispositivi atti ad interrompere il collegamento tra la girante e la puleggia.

Tuttavia, anche tali dispositivi presentano un inconveniente legato al fatto che essi consentono di trasmettere solo piccoli valori di coppia. Scopo della presente invenzione à ̈ quello di ovviare agli inconvenienti sopra riportati.

Più in particolare, lo scopo della presente invenzione à ̈ quello di provvedere un dispositivo con amplificazione della forza per l’interruzione del collegamento meccanico tra puleggia e girante in una pompa di raffreddamento, così da consentirne il funzionamento solo quando ciò risulta necessario.

Ulteriore scopo della presente invenzione à ̈ quello di provvedere un dispositivo per l’interruzione del collegamento tra puleggia e girante atto a consentire la trasmissione di valori di coppia necessari e sufficienti.

Ulteriore scopo della presente invenzione à ̈ quello di provvedere un dispositivo come sopra definito caratterizzato da ingombri contenuti. Un ulteriore scopo della presente invenzione à ̈ quello di provvedere un dispositivo con amplificazione della forza per l’interruzione del collegamento meccanico tra puleggia e girante in una pompa di raffreddamento atto a garantire un elevato valore di resistenza ed affidabilità nel tempo e tale, inoltre, da poter essere facilmente ed economicamente realizzato.

Questi ed altri scopi vengono raggiunti dal dispositivo con amplificazione della forza per l’interruzione del collegamento meccanico tra puleggia e girante in una pompa di raffreddamento della presente invenzione che comprende una girante calettata su un albero rotabilmente supportato da uno o più cuscinetti e movimentato in rotazione a mezzo di una puleggia di tipo liscio o dentato posta in rotazione continua a mezzo di una cinghia azionata da un motore, il dispositivo comprendente elementi posti in relazione di contatto/distacco con la puleggia e azionati da mezzi meccanici atti ad amplificare la forza di contatto di detti elementi con detta puleggia per la trasmissione/interruzione del moto rotatorio alla girante.

Le caratteristiche costruttive e funzionali del dispositivo con amplificazione della forza per l’interruzione del collegamento meccanico tra puleggia e girante in una pompa di raffreddamento della presente invenzione potranno essere meglio comprese dalla dettagliata descrizione che segue nella quale si fa riferimento alle allegate tavole di disegno che ne rappresentano una forma di realizzazione preferita e non limitativa e in cui:

la figura 1 rappresenta schematicamente una vista in sezione longitudinale del dispositivo con amplificazione della forza per l’interruzione del collegamento meccanico tra puleggia e girante in una pompa di raffreddamento della presente invenzione;

la figura 2 rappresenta schematicamente una vista in sezione longitudinale del dispositivo con amplificazione della forza per l’interruzione del collegamento meccanico tra puleggia e girante in una pompa di raffreddamento della presente invenzione secondo una forma di realizzazione alternativa.

Con riferimento specifico alla figura 1, il dispositivo con amplificazione della forza per l’interruzione del collegamento meccanico tra puleggia e girante in una pompa di raffreddamento della presente invenzione à ̈ applicato ad una pompa 10 che comprende una girante 12, atta a trasmettere al fluido la potenza meccanica necessaria a movimentarlo all’interno del circuito, calettata su un albero 14 rotabilmente supportato da uno o più cuscinetti 16 di tipo tradizionale o da equivalentemente noti mezzi di supporto alla rotazione, con detto albero 14 movimentato in rotazione a mezzo di una puleggia 18 di tipo liscio o dentato posta in rotazione a mezzo di una cinghia azionata dallo stesso motore che la pompa deve raffreddare (non rappresentato in figura).

L’albero 14 à ̈ parzialmente inserito in un corpo-pompa 20 all’interno del quale trovano alloggiamento l’uno o più cuscinetti 16 e altri componenti necessari al funzionamento della pompa compreso il dispositivo per l’interruzione del collegamento meccanico tra la puleggia 18 e la girante 12 della pompa 10; detto corpo-pompa 20 consente di stabilizzare la pompa 10 al basamento del motore (non rappresentato in figura).

Come detto in precedenza, l’albero 14 à ̈ parzialmente inserito nel corpo-pompa 20 e, sulla parte del medesimo albero sporgente esternamente dal corpo-pompa 20, à ̈ calettata la girante 12.

La puleggia 18 à ̈ calettata sul corpo-pompa 20 coassialmente ad esso ed à ̈ supportata in rotazione da almeno un cuscinetto-puleggia 22. Una tenuta meccanica 24 disposta sull’albero 14 in posizione intermedia tra il corpo-pompa 20 e la girante 12 ha la funzione di scongiurare la perdita dei liquidi di raffreddamento per fuoriuscita dal loro circuito.

Il corpo-pompa 20 comprende una porzione centrale tubolare 26 internamente alla quale sono alloggiati l’uno o più cuscinetti 16 e l’albero 14.

Coassialmente ed esternamente alla porzione centrale tubolare 26 del corpo-pompa 20 à ̈ formata una camera anulare 28 chiusa superiormente da un coperchio 30 e internamente alla quale à ̈ disposto, coassialmente all’albero 14, un anello 32 cooperante con almeno due elementi elastici definiti da molle elicoidali 34.

Un anello di spinta 36 à ̈ accoppiato superiormente all'anello 32 ed à ̈ unito superiormente, dalla parte opposta rispetto a quella di accoppiamento con l’anello 32, a mezzo di una corona anulare 38; il collegamento tra l’anello di spinta 36 e la corona anulare 38 à ̈ realizzato a mezzo di almeno due perni di spinta 53.

Una membrana anulare 40 Ã ̈ disposta in posizione intermedia tra l'anello 32 e l'anello di spinta 36.

La configurazione comprendente la camera anulare 28, il coperchio 30, l’anello 32 e l’anello di spinta 36 comprensivi delle molle elicoidali 34 e della membrana anulare 40 definisce una forma di realizzazione preferita (come schematizzato nelle figure 1 e 2) in cui, come dettagliato nel seguito, l’azionamento dei sovrastanti perni di spinta 53 avviene con comando pneumatico a depressione.

In una forma di realizzazione alternativa l’anello 32, l’anello di spinta 36, la membrana anulare 40, la camera anulare 28 e il coperchio 30 possono non essere presenti e l’azionamento degli almeno due perni di spinta 53 à ̈ attuato con un comando idraulico, elettromagnetico o meccanico-idraulico.

Un blocco di spinta 42 di tipo anulare, disposto coassialmente alla corona anulare 38 e superiormente ad essa, presenta almeno due piani inclinati 42' realizzati sulla superficie laterale esterna ed à ̈ rotabilmente disposto rispetto alla corona anulare 38 a mezzo di almeno un cuscinetto 44.

In corrispondenza degli almeno due piani inclinati 42’ del blocco di spinta 42 à ̈ disposta una gabbia a rulli 46 la cui funzione verrà discussa in seguito.

Superiormente al blocco di spinta 42 e coassialmente ad esso sono disposti almeno due pattini 48 con superficie laterale esterna 48" di tipo anulare e con una superficie laterale interna 48’, rivolta in direzione del blocco di spinta 42, che presenta un’inclinazione corrispondente a quella degli almeno due piani inclinati 42’ del blocco di spinta 42. Gli almeno due pattini 48 sono, altresì, disposti radialmente rispetto alla puleggia 18 con la propria superficie laterale esterna 48’’ circolare affacciata e corrispondente alla superficie laterale interna 18’ di detta puleggia 18.

Detti almeno due pattini 48 sono solidali tra loro a mezzo di almeno un elemento elastico 47.

La gabbia a rulli 46 Ã ̈ disposta in posizione intermedia tra il blocco di spinta 42 e il pattino 48.

Sull’albero 14, in corrispondenza dell’estremità opposta a quella di calettamento della girante 12, à ̈ calzato un mozzo 50 collegato al pattino 48 in modo indiretto a mezzo di due o più lamelle 52 opzionali.

Il funzionamento del dispositivo per l’interruzione del collegamento meccanico tra puleggia e girante in una pompa di raffreddamento della presente invenzione, sopra dettagliatamente descritto con riferimento alla forma di realizzazione di cui alla figura 1, à ̈ di seguito spiegato.

La puleggia 18 à ̈ sempre in rotazione in quanto prende il movimento dal motore attraverso una cinghia o altra nota modalità di trasmissione. In condizioni di riposo, con riferimento alla forma di realizzazione preferita, la camera anulare 28 si trova in condizioni di depressione con le almeno due molle 34 compresse, con l’anello 32 e l’anello di spinta 36 abbassati; in tali condizioni i perni di spinta 53 spingono verso il basso la corona anulare 38 e, conseguentemente gli almeno due piani inclinati 42’ del blocco di spinta 42 non sono a contatto con gli almeno due pattini 48.

Quando il motore necessita di raffreddamento, annullando l’effetto di depressione nella camera anulare 28, la corona anulare 38 viene movimentata verso l’alto dai perni di spinta 53 a seguito di un’azione di spinta esercitata dal sottostante anello di spinta 36 e dall’anello 32 per effetto della distensione delle molle 34; secondo forme di realizzazione alternative la movimentazione in innalzamento della corona anulare 28 à ̈ realizzata a mezzo degli almeno due perni di spinta 53 comandati da un azionamento idraulico o elettromagnetico o meccanico-idraulico. Conseguentemente, gli almeno due piani inclinati 42’ del blocco di spinta 42, provvisti della gabbia a rulli 46, premono contro la superficie laterale interna 48’ degli almeno due pattini 48 determinando uno scorrimento e una contemporanea un’espansione radiale dei medesimi che, con la propria superficie laterale esterna 48", vanno a premere contro la superficie laterale interna 18' della puleggia 18; in tal modo, il moto rotazionale della puleggia 18, per frizione, viene trasmesso al pattino 48 e da questo, attraverso le lamelle 52 al mozzo 50, all’albero 14 e quindi alla girante 12.

Con riferimento particolare alla figura 2 à ̈ schematizzata una forma di realizzazione alternativa del dispositivo con amplificazione della forza per l’interruzione del collegamento meccanico tra puleggia e girante in una pompa di raffreddamento della presente invenzione, indicata nel complesso con 10’; gli elementi comuni alla forma di realizzazione di cui alla figura 1 verranno indicati con il medesimo riferimento numerico.

In detta forma di realizzazione alternativa il dispositivo comprende un blocco di spinta anulare 60 disposto superiormente alla corona anulare 38 e rotabilmente posizionato rispetto all’asse dell’albero 14 e alla corona anulare medesima a mezzo dell’almeno un cuscinetto 44.

Detto blocco anulare di spinta 60 à ̈, di preferenza, definito da una sezione ad “L†comprendente almeno due espansioni inferiori 60’ contrapposte e sviluppate secondo un piano orizzontale in allontanamento dall’asse dell’albero 14 stabilizzate con un vincolo a cerniera scorrevole (definito da un perno 61) ad almeno due pattini 62 contrapposti e dotati di superficie 62' di tipo anulare e almeno due espansioni superiori 60’’ sviluppate perpendicolarmente all’espansione inferiore in direzione opposta rispetto alla corona anulare 38, con dette espansioni superiori stabilizzate rispetto ad una prima biella 64 e a una seconda biella 66 tra loro incernierate a mezzo di un ulteriore perno 65.

La prima biella 64 à ̈, a sua volta, incernierata rispetto al pattino 62 mentre la seconda biella 66 à ̈ incernierata rispetto al mozzo 50 calzato sull’albero 14 in corrispondenza dell’estremità opposta a quella di collegamento con la girante 12; il collegamento così definito tra il blocco anulare di spinta 60, la prima biella 64 e la seconda biella 66 definisce un meccanismo del tipo a “ginocchiera†la cui funzionalità verrà descritta nel seguito.

Il mozzo 50 à ̈ ulteriormente collegato in modo indiretto al pattino 62 a mezzo di due o più lamelle 52 opzionali.

Almeno un elemento elastico, definito da una molla di richiamo 68, Ã ̈ calzata sul pattino 62 per la funzione dettagliata nel seguito.

La modalità di funzionamento del dispositivo per l’interruzione del collegamento meccanico tra puleggia e girante in una pompa di raffreddamento secondo la forma di realizzazione alternativa di cui alla figura 2, sopra dettagliatamente descritto con riferimento alle sue caratteristiche costruttive e funzionali, à ̈ di seguito spiegata.

La puleggia 18 à ̈ sempre in rotazione in quanto prende il movimento dal motore attraverso una cinghia od altra nota modalità di trasmissione. In tali condizioni la camera anulare 28 si trova in depressione con le molle elicoidali 34 compresse e, conseguentemente, con la corona anulare 38 abbassata per l’azione esercitata dagli almeno due perni 53 cooperanti con l’anello 32 e l’anello di spinta 36; in tali condizioni ciascuna superficie 62' del relativo pattino 62 non à ̈ a contatto con la superficie laterale interna 18’ della puleggia 18 ed il moto rotatorio non viene trasmesso alla girante 12.

Quando il motore necessita di raffreddamento, la corona anulare 38 viene movimentata verso l’alto dagli almeno due perni di spinta 53 per effetto dell’azione di spinta esercitata dall’anello di spinta 36 e dall’anello 32 azionati per effetto meccanico (forza esercitata dalle molle in assenza della depressione applicata alla camera anulare 28) oppure elettromagnetico.

La movimentazione o sollevamento della corona anulare 38 determina, nel caso di un annullamento dell’azione di depressione, un sollevamento del blocco anulare di spinta 60 che, essendo incernierato in corrispondenza della sua espansione superiore 60’’ rispetto alla prima biella 64 e alla seconda biella 66 determina una variazione dell’angolo reciproco tra dette bielle e, conseguentemente, uno spostamento in direzione radiale ed in allontanamento dall’asse dell’albero 14 del pattino 62 che si dispone con la loro superficie laterale esterna 62’ a contatto con la superficie laterale interna 18’ della puleggia 18; in conseguenza di tale contatto il moto rotatorio della puleggia 18 viene trasmesso al pattino 62 e da questo, a mezzo delle due o più lamelle 52 viene trasmesso al mozzo 50 e quindi all’albero 14 della girante 12.

Secondo forme di realizzazione alternative la movimentazione della corona anulare 28 Ã ̈ realizzata a mezzo degli almeno due perni di spinta 53 comandati da un azionamento idraulico o elettromagnetico o meccanico-idraulico.

Come si può rilevare da quanto precede sono evidenti i vantaggi che il dispositivo dell’invenzione consegue.

Il dispositivo con amplificazione della forza per l’interruzione del collegamento meccanico tra puleggia e girante in una pompa di raffreddamento della presente invenzione consente vantaggiosamente di movimentare la girante solo quando à ̈ richiesto. Ulteriore vantaggio del dispositivo dell’invenzione à ̈ quello di utilizzare mezzi ed azionamenti meccanici di dimensioni contenute, ma configurati in modo tale da ottenere un’amplificazione della forza di contatto con la puleggia sempre in rotazione così da consentire la movimentazione della girante con valori di coppia ottimali oltre che ingombri contenuti.

Un ulteriore scopo della presente invenzione à ̈ quello di provvedere un dispositivo come sopra descritto nel quale gli azionamenti meccanici consentono alla puleggia di trasmettere la coppia alla girante sono attivati indipendentemente dalla tipologia dell’azionamento che li muove; tale azionamento, infatti, può essere di tipo pneumatico o elettromagnetico o equivalentemente noto ed idoneo allo scopo.

Ulteriore vantaggio del dispositivo dell’invenzione à ̈ rappresentato dal fatto di consentire, a mezzo di dispositivi di tipo meccanico, di amplificare la forza di comando di tipo pneumatico o elettromagnetico di un fattore maggiore di uno, così da ottenere una forza di contatto sulla puleggia tale da permettere la trasmissione di una coppia ottimale alla girante della pompa.

Ulteriormente vantaggioso à ̈ il fatto che, grazie all'amplificazione di forza con un attuatore a depressione, la portata richiesta della pompa a vuoto à ̈ modesta anche nel caso di azionamenti ripetuti in successione; in conseguenza di ciò, il presente meccanismo di amplificazione di forza à ̈ utilizzabile senza la necessità di potenziare la pompa a vuoto del motore.

Un altro vantaggio à ̈ rappresentato dal fatto che, nel caso di azionamento elettromagnetico, grazie al meccanismo di amplificazione della forza il consumo elettrico necessario a trasmettere la coppia ottimale alla girante risulta ridotto.

Benché l’invenzione sia stata sopra descritta con particolare riferimento a forme di realizzazione date solo a scopo esemplificativo e non limitativo, numerose modifiche e varianti appariranno evidenti ad un tecnico del ramo alla luce della descrizione sopra riportata. La presente invenzione intende, pertanto, abbracciare tutte le modifiche e le varianti che rientrano nello spirito e nell’ambito delle rivendicazioni che seguono.

Claims (10)

1. Rivendicazioni 1. Un dispositivo con amplificazione della forza per l’interruzione del collegamento meccanico tra puleggia e girante in una pompa di raffreddamento, specialmente utilizzata per la movimentazione e la circolazione di fluidi refrigeranti tendenzialmente ma non esclusivamente nei motori a combustione interna, integrato in un corpo pompa (20) di una pompa di raffreddamento (10) comprendente una girante (12) calettata su un albero (14) rotabilmente supportato da uno o più cuscinetti (16) e movimentato in rotazione a mezzo di una puleggia (18) di tipo liscio o dentato posta in rotazione continua a mezzo di una cinghia azionata da un motore, il dispositivo caratterizzato dal fatto di comprendere elementi posti in relazione di contatto/distacco con la puleggia (18) e azionati da mezzi meccanici atti ad amplificare la forza di contatto di detti elementi con detta puleggia (18) per la trasmissione/interruzione del moto rotatorio alla girante (12).
2. 2. Il dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che gli elementi in relazione di contatto/distacco con la puleggia (18) sono definiti da almeno due pattini (48) con una superficie laterale esterna (48") di tipo circolare ed una superficie laterale interna (48’) inclinata, detti almeno due pattini (48) disposti radialmente rispetto alla puleggia (18) con la superficie laterale esterna (48’’) affacciata e corrispondente a una superficie laterale interna (18’) di detta puleggia (18).
3. 3. Il dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che gli elementi in relazione di contatto/distacco con la puleggia (18) sono definiti da almeno due pattini (62) aventi almeno una superficie (62') di tipo tendenzialmente anulare, disposti coassialmente ed internamente alla puleggia (18) con la propria superficie laterale esterna (62’) affacciata alla superficie laterale interna (18’) della puleggia medesima.
4. 4. Il dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che i mezzi meccanici atti ad amplificare la forza di contatto con detta puleggia (18) sono definiti da un blocco di spinta (42) disposto coassialmente alla corona anulare (38) e provvisto di almeno due piani inclinati (42') realizzati sulla superficie laterale esterna, il blocco di spinta (42) rotabilmente disposto rispetto alla corona anulare (38) a mezzo di almeno un cuscinetto (44) e provvisto di una gabbia a rulli (46) in corrispondenza degli almeno due piani inclinati (42’) atta ad accoppiarsi con il pattino (48) in corrispondenza di una sua superficie laterale interna (48’) avente un’inclinazione corrispondente a quella degli almeno due piani inclinati (42’) del blocco di spinta medesimo.
5. 5. Il dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che i mezzi meccanici atti ad amplificare la forza di contatto con detta puleggia (18) à ̈ definito un blocco di spinta anulare (60), disposto superiormente alla corona anulare (38) e rotabilmente posizionato rispetto all’asse dell’albero (14) e alla corona anulare medesima a mezzo dell’almeno un cuscinetto (44), definito da una sezione ad “L†e comprendente almeno due espansioni inferiori (60’) contrapposte e sviluppate secondo un piano orizzontale in allontanamento dall’asse dell’albero (14) stabilizzate con un vincolo a cerniera scorrevole definito da un perno (61) agli almeno due pattini (62) e almeno due espansioni superiori (60’’) sviluppate perpendicolarmente all’espansione inferiore in direzione opposta rispetto alla corona anulare (38) stabilizzate rispetto ad una prima biella (64) e a una seconda biella (66) tra loro incernierate a mezzo di un ulteriore perno (65), detta prima biella (64) incernierata rispetto al pattino (62) e detta seconda biella (66) incernierata rispetto al mozzo (50).
6. 6. Il dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il blocco di spinta (42) e il blocco di spinta anulare (60) sono movimentati in salita/discesa dal movimento della corona anulare (38) azionata da almeno due perni di spinta (53) accoppiati ad un anello di spinta (36) disposto inferiormente a detti perni di spinta e superiormente ad un anello (32) cooperante con elementi elastici definiti da almeno due molle elicoidali (34), con detti almeno due perni di spinta (53, anello di spinta (36), anello (32) e almeno due molle elicoidali (34) disposti internamente ad una camera anulare (28) del corpo pompa (20) chiusa superiormente da un coperchio (30) e con l’anello di spinta (36) e l’anello (32) separati a mezzo di una membrana anulare (40).
7. 7. Il dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che l’azionamento degli almeno due perni di spinta (53) per la movimentazione della corona anulare (38) à ̈ di tipo pneumatico, elettromagnetico, idraulico o meccanico-idraulico.
8. 8. Il dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che gli almeno due pattini (48) e gli almeno due pattini (62) sono collegati direttamente al mozzo (50).
9. 9. Il dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che gli almeno due pattini (48) e gli almeno due pattini (62) sono collegati indirettamente al mozzo (50) a mezzo di due o più lamelle (52).
10. 10. Il dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che gli almeno due pattini (48) e gli almeno due pattini (62) sono provvisti di almeno un elemento elastico (47, 68) con funzione di molla di richiamo.