ITMI941356A1 - Giunto idraulico con camera di ritardo e serbatoio - Google Patents

Description

Descrizione di un brevetto d'invenzione

Forma oggetto del presente trovato un giunto idraulico secondo il preambolo della rivendicazione principale .

I giunti idraulici sono da tempo noti; essi trovano in particolar modo e vantaggiosamente impiego nel collegamento di un utilizzatore ad un motore elettrico o ad un motore termico ad esempio un motore Diesel del tipo impiegato nel campo navale.

E' noto realizzare giunti idraulici provvisti di camera di ritardo contenente, a motore non operante, gran parte del fluido per la trasmissione del moto tra la girante motrice e quella condotta. Successivamente all'avviamento del motore, tale fluido passa, con velocità calibrata, dalla camera di ritardo a quella (di lavoro) contenente le giranti ed in tal modo consente un progressivo trasferimento della coppia motrice dalla girante motrice a quella condotta ovvero dal motore all 'utilizzatore. Calibrando opportunamente la velocità di passaggio del fluido della camera di ritardo a quella delle giranti, si può regolare il ritardo di accoppiamento tra il motore e

l'utilizzatore o utenza.

Tale nota soluzione di un giunto con camera di ritardo, tuttavia, non consente di ottenere un efficace ritardo nel suddetto accoppiamento a causa di ovvie limitazioni dimensionali del giunto. Infatti la camera di ritardo, per le modalità di realizzazione di un tale giunto, presenta un volume contenuto in quando si desidera evitare problemi nel trasferimento del fluido dalla camera di ritardo a quella di lavoro e comunque si vuole limitare l'ingombro del giunto stesso. Di conseguenza anche la quantità di fluido che può essere contenuta in una tale camera è altrettanto limitata e quindi è limitato anche il periodo di ritardo ottenibile con un tale giunto.

Sono noti altri giunti che consentono un maggior ritardo nell'accoppiamento tra motore e utenza. Tali giunti tuttavia sono di complicata realizzazione in quanto impiegano un serbatoio esterno al giunto stesso contenente il fluido che viene poi inviato al giunto, e pompe esterne di circolazione .

Scopo del presente trovato è quello di offrire un giunto idraulico che consenta di ottenere un ritardo nell'accoppiamento tra motore ed utenza tale da consentire anche un ottimale riscaldamento del motore, ad esempio Diesel, ovvero un sicuro raggiungimento di un numero di giri prefissato oltre al quale aversi il trasferimento del moto dal motore all'utenza.

Un ulteriore scopo del trovato è quello di offrire un giunto del tipo citato che presenti dimensioni contenute e che contenga in sè ogni parte utile ad ottenere il ritardo desiderato.

Un ulteriore scopo è quello di offrire un giunto del tipo citato che sia di semplice realizzazione. Un altro scopo è quello di offrire un giunto del tipo citato che consenta in modo semplice, di modificare il ritardo nell'accoppiamento tra la girante motrice e quella condotta.

Un ulteriore scopo è quello di offrire un giunto del tipo citato che presenti condizioni di sicurezza elevate nel caso di bloccaggio dell'albero condotto e di conseguente surriscaldamento del fluido di trasmissione del moto.

Questi ed altri scopi che risulteranno evidenti all'esperto del ramo vengono raggiunti da un giunto secondo la parte caratterizzante della rivendicazione principale e secondo le altre rivendicazioni annesse.

Per una maggior comprensione del presente trovato si allega, a titolo puramente esemplificativo, ma non limitativo, il seguente disegno, in cui:

la figura 1 rappresenta una vista in sezione longitudinale di un giunto secondo il trovato; e la figura 2 rappresenta, ingrandita, una parte di una variante del giunto di figura 1.

Con riferimento alla figura 1, un giunto idraulico è indicato genericamente con 1 e comprende una usuale scatola a tenuta 2 presentante, nella sezione, fianchi 3 e 4 ed una parte superiore 5 ed una inferiore 6. Al fianco 3 è fissato un usuale elemento di accoppiamento 7 per un motore, ad esempio elettrico o termico (Diesel), non rappresentato, mentre in corrispondenza del fianco 4 è presente una flangia 8 per l'accoppiamento ad una utenza o utilizzatore (non rappresentato). La flangia 8 è accoppiata ad un usuale albero condotto 10, posto entro la scatola 2 lungo il suo asse longitudinale e supportato da cuscinetti a sfere 11 in prossimità dei fianchi 3 e 4 di tale scatola.

L'albero condotto 10 supporta, in corrispondenza ad una sua estremità 10A prossima al fianco 3, una flangia 13 portante, in prossimità di un suo bordo esterno 14, una girante 15 (che definiremo girante condotta) di tipo in sè noto, semitoroidale e provvista di palette radiali 16. Tale girante è affacciata ad una seconda girante 17 (che definiremo motrice), anch'essa semitoroidale e provvista di palette radiali 18, fissata ad una parete 19 interna alla scatola a tenuta 2. Essendo quest 'ultima atta ad essere accoppiata torsionalmente all'albero motore, la girante motrice 17 è da ritenersi funzionalmente connessa a tale albero all'atto del vincolo tra quest'ultimo ed il giunto. Il fissaggio della girante motrice 17 alla parete 19 avviene normalmente mediante vite 20.

Le giranti 15 e 17 sono poste in una prima camera 21 della scatola 2 o camera di lavoro o delle giranti. Tale scatola comprende una camera o polmone o serbatoio 22 separata dalla prima dalla parete 19. Entro tali camere è presente in modo noto un fluido (non rappresentato) per la trasmissione del moto dalla girante motrice a quella condotta.

Entro la scatola 2 è presente una ulteriore camera 23 fungente da camera di ritardo atta a ritardare il passaggio del fluido dalla camera 22 a quella delle giranti 21.

Con riferimento alla figura 1, la camera di ritardo 23 comprende una struttura anulare 24 associata alla parete 19 (che all'uopo si prolunga solo parzialmente entro la scatola 2). Tale struttura definisce una camera cilindrica anulare posta attorno all'albero 10, ma aperta rispetto a quest'ultimo e comunicante, attraverso sbocchi laterali 25 e 26 con le camere 21 e 22, rispettivamente .

Dalla camera di ritardo 23, in corrispondenza di una apertura periferica 27 prevista nella struttura 24, si diparte un organo tubolare 28 fissato alla camera di ritardo ed alla parete 19 attraverso un manicotto di sostegno 30 (inferiore, nella figura 1, rispetto all'organo 28) e terminante, con riferimento alla figura 1, in corrispondenza di un'apertura prevista nella parete superiore 5 della scatola 2. Attraverso l'apertura 27 più sopra citata e quella 31, un condotto 33 previsto nell'organo 28 comunica con la camera di ritardo 23 e con una camera periferica di transito 34 prevista in corrispondenza della parete 5 e definita da quest'ultima e da un elemento periferico 36 associato a tenuta, tramite viti 38 ed elementi di tenuta 38A, alla parete 5. La camera periferica di transito 34 è quindi in comunicazione con la camera 21 attraverso un foro calibrato 40 realizzato entro un corpo 41 amovibilmente inseribile (ad esempio mediante avvitamento) entro una sede 42 (ad esempio filettata) prevista nella parete 5. Il corpo 41 può essere così facilmente asportato dalla sede 42 e sostituito con un altro corpo analogo e provvisto di foro 40 di diverso diametro.

Entro una analoga sede 43 della parete 5 è invece posto un inserto 45 provvisto di condotto 46 collegante la camera o serbatoio 22 a quella 34 ed in cui è posto un corpo in materiale fusibile 47 che fonde ad una temperatura inferiore al punto di infiammabilità in vaso aperto dell'olio.

Entro la camera 22 è posto un elemento tubolare 50 in cui è realizzato un condotto 51 aprentesi nella camera o serbatoio suddetto ad almeno una estremità 52 ripiegata contrariamente al verso di rotazione del giunto (che nell'esempio è indicato dalla freccia F). Nella figura, pertanto tale estremità è ripiegata ortogonalmente al piano del disegno ed è aperta in 53 così da porre in comunicazione il condotto 51 con la camera 22.

L'elemento tubolare 50 è solidale all'albero condotto il quale presenta una scanalatura 54 in cui si apre, inferiormente, il condotto 51. Tale scanalatura è parzialmente richiusa da un elemento anulare 56 solidale all'albero 10 mediante chiavetta 60 (e che sopporta l'elemento 50) e sbocca, in 57, al disotto della camera di ritardo 23 in corrispondenza di una porzione (nella figura 1, quella superiore) della struttura 24 di quest 'ultimo.

Un elemento di tenuta 61 è infine disposto in corrispondenza del cuscinetto 11 posto attorno all'albero condotto 10.

Si supponga ora di impiegare il giunto della figura 1 per trasferire il moto da un motore, connesso all'elemento 7, ad un'utenza connessa alla flangia 8 e quindi all'albero condotto 10. Si supponga altresì che all'inizio il motore sia fermo .

In tale condizione, il fluido per la trasmissione del moto (olio) è disposto, per gravità, nella parte inferiore (con riferimento alla figura 1) della scatola 2 con un livello che supera i passaggi 25 e 26.

All'atto dell'avviamento del motore, la scatola 2 e la girante motrice 17 cominciano a ruotare ed il fluido presente nella scatola comincia a distribuirsi radialmente nelle camere 21 e 22 (a causa della forza centrifuga dovuta alla suddetta rotazione). Tuttavia, nella camera o serbatoio 22, normalmente di maggior volume, è presente una maggiore quantità di tale fluido, mentre in quella di lavoro 21 è presente solo una minore parte di esso. Essendoci nella camera 21 poco olio in quanto il riempimento da fermo è inferiore all'asse X del giunto, il motore ha agio di spuntare senza risentire della azione frenante dell'utenza. Ciò perchè tale fluido, presente nella camera 21 in modo limitato, non è in grado di trasferire il moto della girante 17 a quella 15.

Con l'aumentare del numero di giri del motore, la velocità del fluido presente nella parte periferica della camera o serbatoio 22 aumenta sempre più e tale fluido è quindi forzato a penetrare nel condotto 51 attraverso l'apertura 53 dell'estremità 52 dell'elemento 50 fissato all'albero condotto 10, ancora sostanzialmente fermo. Tale fluido percorre il condotto 51, penetra nella sede 54 e passa nella camera di ritardo 23, disponendosi gradualmente perifericamente entro quest'ultima.

A causa della rotazione della scatola 2 e quindi della conseguente continua penetrazione di fluido entro il condotto 51, sempre più fluido passa nella camera di ritardo 23. Da questa, sempre per effetto centrifugo, passa entro il condotto 33, raggiunge la camera 34, passa attraverso il foro calibrato 40 e penetra nella camera di lavoro 21. Quest'ultima a poco a poco si riempie ed altrettanto gradualmente si ha il trasferimento della potenza motrice dalla girante 17 a quella 15. A regime, la camera 21 è riempita di fluido in modo tale che tutta la potenza disponibile (tranne le usuali perdite di carico) venga trasmessa alla girante 15. Si ha quindi la rotazione dell'albero 10 all'unisono (salvo un usuale scorrimento) con la scatola 2 con conseguente raggiungimento di una situazione di equilibrio tra albero motore e albero condotto. In tale situazione, tutto il fluido dalla camera o serbatoio 22 si è portato nella camera 21.

Da notare che grazie all'invenzione, ed in particolare al volume della camera 22 (pari almeno alla metà del volume interno della scatola 2), una elevata quantità di fluido può riempire la camera 21 ed interessare la totalità dell'estensione delle palette 16 e 18 delle giranti (vedere le linee K della figura 1), cosa non ottenibile con le soluzioni note nemmeno prevedendo anche in queste ultime camere di ritardo di dimensioni elevate.

Qualora, inoltre, per un qualsiasi motivo si dovesse avere il bloccaggio dell'albero condotto con conseguente surriscaldamento del fluido presente nella camera di lavoro 21, quest'ultimo, presente nella camera 34, porterebbe alla fusione del corpo valvolare 47. Pertanto si libererebbe il condotto 46 ed il fluido ritornerebbe, raffreddandosi, nella camera o serbatoio 22 e si raggiungerebbe, col tempo, una situazione di equilibrio in cui in entrambe le camere 21 e 22 è presente un livello costante di fluido (rappresentato dalle linee W di figura 1). In tale soluzione, il fluido tornato nella camera o serbatoio 22 risale nel condotto 51 e passa nella camera di ritardo 23. Si raggiunge quindi una situazione di equilibrio in cui il fluido presente nella scatola 2 è in parte nella camere 21 e 22 mentre riemepie totalmente la camera di ritardo 23. Di conseguenza tale fluido, essendo in quantità minima nella camera 21, produce poco calore e quindi si raffredda in modo continuativo. Tale situazione può così perdurare nel tempo senza danneggiamenti al giunto.

Pertanto l'invenzione comporta un notevole miglioramento in termini di sicurezza rispetto alle soluzioni dello stato della tecnica in cui, in situazioni analoghe a quella descritta, il fluido viene espulso all'esterno del giunto con ovvi pericoli per gli eventuali addetti alla macchina presenti nelle vicinanze.

La scatola 2, infine, presenta (inferiormente in figura 1) un condotto 110 chiuso da un organo a vite 111 per l'inserimento entro le camere 21 e 22 del fluido per il trasferimento del moto e per la sua estrazione dalla scatola 2.

In figura 2 è rappresentata una variante dell'invenzione particolarmente per l'impiego con un motore termico, ad esempio Diesel.

In tale figura, ove parti corrispondenti a quelle già descritte in relazione alla figura 1 sono indicate con gli stessi riferimenti numerici, il condotto 33 è realizzato direttamente entro la parete 19 di separazione tra la camera di lavoro 21 e il serbatoio 22. Nella parete sono realizzati due passaggi contrapposti 70 e 71; entro il condotto 33 è inoltre posto un organo valvolare 73 comprendente un corpo sostanzialmente cilindrico 74, provvisto superiormente di un aggetto 75 dipartentesi da una testa 77 di tale corpo, quest'ultimo presentando un incavo anulare 76, realizzato entro la sua parete laterale 78. Entro l'organo valvolare 73 è previsto un condotto 80 aprentesi sulla parete 78 attraverso canali radiali 81.

Infine, l’organo valvolare 73 è soggetto all'azione di una molla 82 presentante un'estremità 84 cooperante con tale organo ed una estremità 85 cooperante con l'elemento periferico 36 e disposto entro una cavità 90 di una parte a bicchierino 91 di tale elemento.

Grazie alla variante in esame è possibile interrompere il collegamento tra la camera 23 e la camera di lavoro 21 quando il motore, ad esempio Diesel, opera ad un basso numero di giri, per esempio 800 giri al minuto durante la fase di preriscaldamento .

In tale condizione, infatti, la rotazione del giunto 1 non è in grado di imprimere al fluido (operante sull'organo valvolare congiuntamente alla forza centrifuga) una velocità tale per cui il fluido, risalendo nel condotto 33, sia in grado di vincere (con l'aumento della forza centrifuga) l'azione della molla 82 sull'organo valvolare 73 che pertanto rimane chiuso. In tale situazione il fluido non può giungere nella camera 34 e quindi in quella 21. Pertanto, in fase di preriscaldamento ovvero a bassi numeri di giri del motore, la camera 21 contiene pochissimo fluido (mentre la camera di ritardo è completamente piena) e tale situazione può essere mantenuta indefinitivamente.

Con l'aumentare del numero di giri, l'azione del fluido nel condotto 33 e della forza centrifuga sull'organo 73 aumentano finché non supera la forza della molla 82. In tale situazione, il corpo 74 di tale organo scorre nel condotto 33, i canali radiali 81 aprentesi nella parete 78 di tale corpo si portano all'esterno del condotto mentre la parete 78 occlude i passaggi 70 e 71 della parete 19. Il fluido ha così agio di giungere, attraverso il condotto 33, quello 80 ed i canali 81 nella camera 34 e quindi in quella 21 ripristinando la condizione descritta in relazione all'impiego del giunto di figura 1.

Inoltre, quando il motore torna ad operare ad un basso numero di giri, l'organo 73 torna nella posizione di figura 2, occludendo superiormente il condotto 33 e liberando la comunicazione tra i passaggi 70 e 71 attraverso l'incavo anulare 76; in tale condizione il fluido presente nella camera 21 passa nel serbatoio 22, la girante motrice 17 non riesce più a trasferire la coppia motrice a quella condotta 15 ed il motore può funzionare "in folle" senza che l'utenza sia posta in movimento.

Da notare che, quando l'organo valvolare permette al fluido di passare dal condotto 33 alla camera 34, l'aggetto 75 si posiziona nella cavità 80 della parte 91 dell'elemento periferico 36 può appoggiare contro di esso. In tal modo la molla 82 non è sollecitata in modo eccessivo e si evita che, con l'impiego del giunto, essa possa snervarsi. L'aggetto 75 quindi funge da fermo o fine corsa per il movimento dell'organo 73 verso l'elemento 36. Sono state descritte due diverse forme di attuazione dell'invenzione. Tuttavia altre ancora possono essere realizzate (come quella ad esempio che prevede più camere di ritardo 23 in successione comunicanti tra loro oppure che prevede un organo valvolare sul condotto 33 di figura 1 differente da quello descritto e/o che sia in grado di interrompere semplicemente l'afflusso di fluido dalla camera 23 alla camera 34 e 21 senza che vi sia la possibilità di collegare, con motore a bassi numeri di giri la camera di lavoro con il serbatoio) pur restando nell'ambito del presente documento.

Claims (12)

1. RIVENDICAZIONI 1. Giunto idraulico (1) presentante una scatola a tenuta (2) comprendente due camere (21,23) tra loro comunicanti, ed attraversata da un albero condotto (10) connesso ad un utilizzatore, in una di tale camere (21) essendo presenti una coppia di giranti (15, 17) provviste di palette radiali (16,18), una prima girante motrice (17) essendo funzionalmente connessa ad un albero motore e la seconda, condotta (15), essendo associata all'albero condotto (10), l'altra camera (23) fungendo da camera di ritardo, la scatola (2) contenendo un fluido atto a trasferire il moto dalla girante motrice (17) a quella condotta (15), caratterizzato dal fatto che entro la scatola a tenuta (2) è presente almeno una ulteriore camera o serbatoio (22) connesso alle suddette due camere (21,23) atto a fornire con ritardo il fluido in esso contenuto alla camera di ritardo (23) successivamente all’avviamento del motore, tale fluido trasferendosi con un ulteriore ritardo all'altra camera (21), di lavoro, ove sono presenti le giranti (15,17).
2. 2. Giunto idraulico di cui alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che entro la camera o serbatoio (22) è presente un elemento tubolare (50) provvisto di condotto interno (51) e di almeno una estremità (52) ripiegata contrariamente al verso di rotazione del giunto (1), in tale estremità aprendosi (in 53) il condotto (51) suddetto, detto elemento tubolare (50) essendo solidale all'albero condotto (10) entro cui è realizzata una scanalatura (54) ove si apre il condotto interno (51) dell'elemento tubolare (50) sopra citato, tale scanaltura (54) aprendosi in corrispondenza della camera di ritardo (23).
3. 3. Giunto idraulico di cui alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la camera di ritardo (23) comprende una struttura anulare (24) sopportata da una parete divisoria (19) interposta tra la camera di lavoro (21) ed il serbatoio (22), tale camera di ritardo (23) comprendendo almeno una apertura periferica (27) aprentesi in un condotto (33) previsto in un elemento tubolare (28,19) connesso a tale camera (23) ed atto a consentire al fluido, atto a trasferire il moto, di raggiungere la camera di lavoro (21) con cui detto condotto (33) è funzionalmente connesso.
4. 4. Giunto idraulico di cui alla rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che l'elemento tubolare è definito dalla parete (19) che sopporta la camera di ritardo (23), in tale parete essendo previsto il condotto (33) aprentesi in tale camera di ritardo.
5. 5. Giunto idraulico di cui alla rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che il condotto (33) entro l'elemento tubolare (28,19) si apre entro una ulteriore camera di transito (34) con cui la camera di lavoro (21) è connessa, tale camera di transito essendo definita da una parte (5) della scatola a tenuta (2) e da un elemento periferico (36) associato ad esso.
6. 6. Giunto idraulico di cui alla rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che l'ingresso del fluido, proveniente dal condotto (33) previsto nell'elemento tubolare (28), entro la camera di lavoro (21) avviene attraverso un foro calibrato (40) previsto entro un corpo (41) vantaggiosamente associato in modo amovibile alla scatola a tenuta (2), il diametro di tale foro potendo essere modificato sostituendo il corpo (41) sopra citato.
7. 7. Giunto idraulico di cui alla rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che il foro calibrato si apre nella camera di transito (34), tra quest'ultima ed il serbatoio (22) essendo previsto un ulteriore condotto (46) realizzato in un corpo (45) vantaggiosamente associato in modo amovibile alla scatola di tenuta (2), entro tale condotto (46) essendo disposto un corpo fusibile.
8. 8. Giunto idraulico di cui alla rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto di prevedere, entro il condotto (33) che collega la camera di ritardo (23) con la camera di lavoro (21), mezzi valvolari (73) atti a chiudere tale condotto in funzione del numero di giri del motore.
9. 9. Giunto idraulico di cui alla rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che i mezzi valvolari (73) sono atti a consentire, quando il numero di giri del motore è inferiore ad un predefinito valore, una comunicazione tra la camera di lavoro (21) ed il serbatoio (22).
10. 10. Giunto idraulico di cui alla rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che i mezzi valvolari sono un organo valvolare (73) mobile, rispetto al condotto (33), in contrasto a molla (82).
11. 11. Giunto idraulico di cui alla rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che l'organo valvolare (73) comprende un corpo (74) provvisto di mezzi di passaggio (76,80,81) atti a porre in comunicazione la camera di lavoro (21) ed il serbatoio (22) oppure la camera di ritardo (23) e quella di lavoro
12. 12. Giunto idraulico di cui alle rivendicazioni 3 e 8, caratterizzato dal fatto che l'elemento tubolare (19) in cui è realizzato il condotto (33) comprende passaggi (70,71) entro la sua parete atti a porre in comunicazione la camera di lavoro (21) con il serbatoio (22) solo in particolari posizioni dei mezzi valvolari (73) ovvero solo a seguito del raggiungimento di un predeterminato basso numero di giri del motore.