ITMI972267A1

ITMI972267A1 - FLOW REGULATOR APPLICABLE TO DOSING PUMPS

Info

Publication number: ITMI972267A1
Application number: IT002267A
Authority: IT
Inventors: Andrea Bellei; Sergio Bellei
Original assignee: Sabi Pompe E Impianti S R L
Priority date: 1997-10-06
Filing date: 1997-10-06
Publication date: 1999-04-06
Also published as: IT1295283B1; EP0908626A1

Description

La presente invenzione riguarda un regolatore di portata applicabile a pompe dosatrici. The present invention relates to a flow regulator applicable to metering pumps.

Sono attualmente noti dei regolatori di portata che comprendono un corpo meccanicamente interponibile tra il motore della pompa e la pompa stessa. All’interno di detto corpo è sostanzialmente alloggiato un primo ed un secondo cinematismo. Il primo cinematismo è del tipo biella-manovella ed è atto a convertire il moto rotatorio del motore in un moto rettilineo alternato di corsa prestabilita in funzione della portata erogata dalla pompa. Il secondo cinematismo ha una struttura atta a selezionare la corsa di detto moto rettilineo alternato in funzione della portata desiderata. Flow regulators are currently known which comprise a body which can be mechanically interposed between the pump motor and the pump itself. A first and a second kinematics are substantially housed inside said body. The first kinematic mechanism is of the connecting rod-crank type and is suitable for converting the rotary motion of the engine into an alternating rectilinear motion with a predetermined stroke as a function of the flow rate delivered by the pump. The second kinematic mechanism has a structure suitable for selecting the stroke of said reciprocating rectilinear motion as a function of the desired flow rate.

Tali regolatori operano in modo soddisfacente e come previsto, tuttavia risultano spesso formati da un numero di pezzi che per ragioni di economia, affidabilità ed ingombro si vorrebbe ridurre. E’ tuttavia necessario raggiungere l'obiettivo di cui sopra ottemperando anche alle attuali prescrizioni API 675 che codificano a livello internazionale le caratteristiche delle pompe dosatrici e dunque anche i regolatori di portata associati a dette pompe. Tali norme prevedono tolleranze ristrette per quanto concerne la possibilità di variare linearmente la portata e la possibilità di ottenere una determinata portata. A titolo indicativo si sappia che attualmente la tolleranza ammessa sulla linearità della portata è di ±3% del valore nominale, mentre la precisione sulla portata è di ±1%. These regulators operate satisfactorily and as expected, however they are often formed by a number of pieces which, for reasons of economy, reliability and bulk, it is desired to reduce. However, it is necessary to achieve the aforementioned objective by also complying with the current API 675 requirements which internationally codify the characteristics of the dosing pumps and therefore also the flow regulators associated with said pumps. These standards provide for narrow tolerances as regards the possibility of linearly varying the flow rate and the possibility of obtaining a certain flow rate. As an indication, it is known that currently the tolerance allowed on the linearity of the flow rate is ± 3% of the nominal value, while the accuracy on the flow rate is ± 1%.

Lo scopo della presente invenzione consiste nel provvedere una soluzione al summenzionato problema; ovvero provvedere un regolatore di portata applicabile a pompe alternative che risulti il miglior compromesso tra le doti di economia affidabilità ed ingombro e che contemporaneamente sia in grado di operare nel rispetto delle summenzionate tolleranze. The object of the present invention is to provide a solution to the aforementioned problem; or to provide a flow rate regulator applicable to alternative pumps which is the best compromise between the qualities of economy, reliability and size and which at the same time is able to operate in compliance with the aforementioned tolerances.

Tali scopi sono raggiunti da un regolatore di portata secondo la rivendicazione 1 a cui si rimanda per brevità . These purposes are achieved by a flow regulator according to claim 1 to which reference is made for the sake of brevity.

La biella posta all’estremità dell'albero scanalato consente di stabilire il diametro della manovella solo in funzione dell'effettivo carico senza ad esempio dover tenere conto di altri organi di regolazione. Questo fatto consente di minimizzare lo spazio richiesto dalla biella per la rotazione completa. Conseguentemente il corpo che accoglie questo cinematisrao presenta un ingombro che è inferiore a quello di regolatori noti di pari potenzialità; ovvero, a parità di ingombro offre una potenzialità ed affidabilità maggiori di quelle offerte dai regolatori noti. La variazione della portata è ottenuta tramite un elicoide che garantisce precisione e variazioni lineari. The connecting rod at the end of the splined shaft allows you to establish the diameter of the crank only as a function of the actual load without, for example, having to take into account other adjustment organs. This fact allows to minimize the space required by the connecting rod for complete rotation. Consequently, the body that accommodates this kinematics system has a size which is less than that of known regulators of equal potential; that is, with the same overall dimensions, it offers greater potentiality and reliability than those offered by known regulators. The variation of the flow rate is obtained by means of a helicoid which guarantees precision and linear variations.

L'invenzione è illustrata a solo titolo esemplificativo, ma non limitativo, nelle figure delle allegate tavole di.disegno. The invention is illustrated by way of example only, but not limiting, in the figures of the attached drawing tables.

La figura 1 è una vista in sezione del regolatore di portata secondo la traccia I-I di figura 2. Figure 1 is a sectional view of the flow regulator along the line I-I of Figure 2.

La figura 2 è una vista in sezione del regolatore di portata secondo la traccia II-II di figura 1. Figure 2 is a sectional view of the flow regulator along the line II-II of Figure 1.

La figura 3 è una vista in sezione di una coppia di regolatori di portata cinematicamente collegati tra di loro. Figure 3 is a sectional view of a pair of kinematically connected flow regulators.

La figura A è una vista prospettica in esploso di due componenti del regolatore. Figure A is an exploded perspective view of two components of the regulator.

Le figure 5-7 illustrano schematicamente la variazione delle posizioni relative degli assi principali del regolatore al variare della portata richiesta . Figures 5-7 schematically illustrate the variation of the relative positions of the main axes of the regulator as the required flow rate varies.

Con riferimento alle summenzionate figure, il regolatore di portata secondo l'invenzione, genericamente indicato con 1, è del tipo applicabile a pompe dosatrici alternative. Esso sostanzialmente comprende un corpo 2 alloggiante un primo 3 ed un secondo 4 cinematismo. Il corpo 2 è meccanicamente interponibile tra il motore della pompa (non illustrato) e la pompa stessa (non illustrata). With reference to the aforementioned figures, the flow rate regulator according to the invention, generally indicated with 1, is of the type applicable to alternative metering pumps. It substantially comprises a body 2 housing a first 3 and a second 4 kinematics. The body 2 can be mechanically interposed between the pump motor (not shown) and the pump itself (not shown).

Il primo cinematismo 3 è del tipo atto a convertire il moto rotatorio del motore in un moto rettilineo alternato da fornire alla pompa in funzione della desiderata portata. Esso comprende sostanzialmente una biella 5 ed lina manovella 6. La biella 5 ha il piede Ί collegato tramite uno spinotto 8 ad un elemento a pattino 9 scorrevole in una guida 10 posta sul corpo '2 del regolatore 1 lungo l'asse D della stessa biella 5. L'elemento a pattino 9 reca mezzi 11 per il collegamento cinematico alla pompa. Per consentire di ovviare alle eventuali usure la guida 10 posta sul corpo 2 del regolatore 1 è separabile da questo. Il corpo 1 è a tenuta in modo da poter contenere l'olio di lubrificazione dei cinematismi. Al fine di ridurre gli ingombri ed i costi, il collegamento tra la biella 5 e la manovella 6 è privo di cuscinetto. The first kinematic mechanism 3 is of the type suitable for converting the rotary motion of the motor into an alternating rectilinear motion to be supplied to the pump according to the desired flow rate. It substantially comprises a connecting rod 5 and a crank handle 6. The connecting rod 5 has the foot Ί connected by means of a pin 8 to a sliding element 9 sliding in a guide 10 located on the body 2 of the regulator 1 along the axis D of the same connecting rod. 5. The sliding element 9 carries means 11 for the kinematic connection to the pump. In order to avoid possible wear, the guide 10 located on the body 2 of the regulator 1 can be separated from this. The body 1 is sealed so as to be able to contain the lubrication oil of the kinematic mechanisms. In order to reduce overall dimensions and costs, the connection between the connecting rod 5 and the crank 6 has no bearing.

Il secondo cinematismo 4 è atto a selezionare la ampiezza della corsa del piede 7 della biella 5 il quale si muove secondo un moto rettilineo alternato lungo l'asse D. La portata desiderata è funzione della ampiezza di tale moto. The second kinematic mechanism 4 is adapted to select the amplitude of the stroke of the foot 7 of the connecting rod 5 which moves according to an alternating rectilinear motion along the axis D. The desired flow rate is a function of the amplitude of this motion.

Il secondo cinematismo 4 comprende un ingranaggio 12 per la trasmissione della potenza del motore al regolatore di portata 1. L'ingranaggio 12 è formato da una vite senza fine 13 ed una ruota dentata 14. La vite senza fine 13 è calettata su un albero 15 passante rispetto sia a detta vite senza fine 13 sia al corpo 2 del regolatore 1. Le estremità di detto albero 15 sono vincolabili ad un motore (non illustrato) od ad un identico albero 15 unitamente al corpo 2 del regolatore 1 in modo da formare un treno di regolatori 1 (vedi figura 3 ove viene esemplificato il caso di due regolatori) atti a regolare più pompe disposte in parallelo azionate da un unico motore. La ruota dentata 14 di detto ingranaggio 12 è calettata su un albero cavo 16 ruotante rispetto ad un asse principale A parallelo all'asse di rotazione C della manovella 6 del primo cinematismo 3. All'interno di detto albero cavo 16 e da parti opposte di detto asse principale A sono disposti un albero cursore 17 ed un albero sagomato 18. L'albero sagomato 18 ha il proprio asse B parallelo all'asse principale A che è perpendicolare all'asse D della biella 5. L'albero cursore 17 ha una prima estremità 19 coassiale all'asse principale A e la seconda estremità 20 provvista di un primo 21 e di un secondo 22 calettamento che lo vincolano con possibilità di scorrimento parallelamente all'asse principale A rispettivamente sia a detto albero cavo 16 sia a detto albero sagomato 18 . L'albero sagomato 18 ha una prima porzione 23 che reca un risalto elicoidale 24 che è la parte maschio di detto secondo calettamento 22. La seconda porzione 25 dell'albero sagomato 18 è vincolata al bottone della manovella 6 del primo cinematismo 3 tramite un terzo calettamento 26. Al fine di consentire lo scorrimento reciproco parallelamente all'asse principale A, il secondo calettamento 22 è formato da una cavità 27, figura 4, (ovvero parte femmina del secondo calettamento 22) posta sull'albero cursore 17 che è complementare al risalto elicoidale 24 (ovvero parte maschio del secondo calettamento 22) posto sull'albero sagomato 18. Nella preferita forma di realizzazione visibile nella figura 4, la cavità 27 posta sull'albero cursore 17 ed il risalto elicoidale 24 posto sull'albero sagomato 18 hanno sezione triangolare. The second kinematic mechanism 4 comprises a gear 12 for transmitting the motor power to the flow rate regulator 1. The gear 12 is formed by a worm 13 and a toothed wheel 14. The worm 13 is keyed on a shaft 15 passing with respect both to said worm 13 and to the body 2 of the regulator 1. The ends of said shaft 15 can be fastened to a motor (not shown) or to an identical shaft 15 together with the body 2 of the regulator 1 so as to form a train of regulators 1 (see Figure 3 where the case of two regulators is exemplified) adapted to regulate several pumps arranged in parallel driven by a single motor. The toothed wheel 14 of said gear 12 is keyed onto a hollow shaft 16 rotating with respect to a main axis A parallel to the rotation axis C of the crank 6 of the first kinematic mechanism 3. Inside said hollow shaft 16 and on opposite sides of said main axis A a slider shaft 17 and a shaped shaft 18 are arranged. The shaped shaft 18 has its own axis B parallel to the main axis A which is perpendicular to the axis D of the connecting rod 5. The slider shaft 17 has a first end 19 coaxial to the main axis A and the second end 20 provided with a first 21 and a second 22 keying which constrain it with the possibility of sliding parallel to the main axis A respectively both to said hollow shaft 16 and to said shaped shaft 18. The shaped shaft 18 has a first portion 23 which bears a helical projection 24 which is the male part of said second keying 22. The second portion 25 of the shaped shaft 18 is connected to the button of the crank 6 of the first kinematic mechanism 3 by means of a third keying 26. In order to allow reciprocal sliding parallel to the main axis A, the second keying 22 is formed by a cavity 27, figure 4, (ie the female part of the second keying 22) placed on the slider shaft 17 which is complementary to the helical projection 24 (i.e. male part of the second keying 22) placed on the shaped shaft 18. In the preferred embodiment visible in figure 4, the cavity 27 placed on the slider shaft 17 and the helical projection 24 placed on the shaped shaft 18 have triangular section.

Il primo calettamento 21 comprende una chiavetta 28 sull'albero cursore 17 ed una scanalatura 29 sull'albero cavo 16. La prima estremità 19 dell'albero cursore 17 è collegata, con possibilità di rotazione attorno al suo asse B, ad una manopola di regolazione 31 la quale comprende una prima porzione esterna 32 avvitabile sul corpo 2 del regolatore 1 ed una seconda porzione interna 33 scorrevole nel corpo 2 del regolatore 1. A detta porzione interna 33 è vincolata la prima estremità 19 (munita di cuscinetto 34), figura 1, di detto albero cursore 17 che pertanto risulta telescopico rispetto al corpo 2. Per lo stesso motivo e dunque allo stesso modo risulta che la manopola 31 è scorrevole rispetto al corpo 2 cosicché il suo bordo inferiore 35 può essere assunto come indice della portata selezionata. Al fine di evitare indesiderate variazioni di portata durante il funzionamento del regolatore, la manopola di regolazione 31 è bloccabile in una posizione prestabilita mediante un arresto 36 preferibilmente del tipo a vite. The first keying 21 comprises a key 28 on the slider shaft 17 and a groove 29 on the hollow shaft 16. The first end 19 of the slider shaft 17 is connected, with the possibility of rotation around its axis B, to an adjustment knob 31 which comprises a first external portion 32 which can be screwed onto the body 2 of the regulator 1 and a second internal portion 33 which slides into the body 2 of the regulator 1. The first end 19 (equipped with a bearing 34) is connected to said internal portion 33, Figure 1 , of said slider shaft 17 which is therefore telescopic with respect to the body 2. For the same reason and therefore in the same way it results that the knob 31 is sliding with respect to the body 2 so that its lower edge 35 can be taken as an index of the selected flow rate. In order to avoid undesired variations in flow rate during the operation of the regulator, the adjustment knob 31 can be locked in a predetermined position by means of a stop 36, preferably of the screw type.

Durante il funzionamento la potenza arriva dal regolatore attraverso l'albero 15 che la trasmette alla ruota dentata 14 la quale la trasmette all'albero cavo 16. L'albero cavo 16 ruota attorno all'asse principale A e trascina in rotazione, tramite il primo calettamento 21, l’albero cursore 17 il quale ruota su sé stesso rispetto all'asse A. Tramite il secondo calettamento 22 l'albero cursore 17 imprime un moto di rotazione su sé stesso rispetto all'asse B e di rivoluzione attorno all'asse principale A all'albero sagomato 18. Tramite un terzo calettamento 26 l'albero sagomato 18 provoca la rotazione attorno all'asse C della manovella 6 che conseguentemente muove la biella 5 e dunque alternativamente il pattino 9 collegato ad una pompa alternativa. La corsa del pattino 9 è sempre uguale alla distanza tra l'asse principale A e l'asse di rotazione della manovella C rispetto all'asse D della biella 5. In altre parole la corsa è sempre uguale alla distanza esistente tra la proiezione dell'asse A sull'asse D e la proiezione dell'asse C sullo stesso asse D. In figura 5 è schematizzata la posizione degli assi A-D quando il regolatore è disposto in modo da avere la massima corsa ovvero portata. Tale distanza può essere variata agendo sulla manopola 31 che può solo ruotare. La rotazione della manopola 31 provoca lo scorrimento rettilineo lungo l'asse principale A dell'albero cursore 17 che impegnando il risalto elicoidale 24 dell'albero sagomato 18 tramite la cavità 22 determina la rotazione di detto albero sagomato attorno al proprio asse B e conseguentemente la variazione di posizione dell'asse C rispetto all'asse D e dunque della corsa. Tale variazione si può apprezzare confrontando la figura 5 con la figura 6. Ruotando ulteriormente la manopola 31 è possibile far in modo che la proiezione dell'asse C sull'asse D e la proiezione dell'asse A sull'asse D coincidano, (figura 7). In tale condizione la corsa e dunque la portata è uguale a zero anche se il dispositivo è in azione. Come è possibile notare la variazione della corsa tra lo zero ed il massimo è ottenuta in modo continuo senza salti di portata che precludano determinati valori. L'azionamento del dispositivo è per ogni portata è dolce ovvero senza che si verifichino'scatti od urti. During operation, the power arrives from the regulator through the shaft 15 which transmits it to the toothed wheel 14 which transmits it to the hollow shaft 16. The hollow shaft 16 rotates around the main axis A and drives it into rotation, by means of the first keying 21, the cursor shaft 17 which rotates on itself with respect to axis A. Through the second keying 22 the cursor shaft 17 imposes a motion of rotation on itself with respect to axis B and of revolution around the axis main A to the shaped shaft 18. By means of a third keying 26 the shaped shaft 18 causes the crank 6 to rotate around the axis C which consequently moves the connecting rod 5 and therefore alternatively the shoe 9 connected to an alternative pump. The stroke of the shoe 9 is always equal to the distance between the main axis A and the rotation axis of the crank C with respect to the axis D of the connecting rod 5. In other words, the stroke is always equal to the distance between the projection of the axis A on axis D and the projection of axis C on the same axis D. Figure 5 shows the position of the axes A-D when the regulator is arranged so as to have the maximum stroke or capacity. This distance can be varied by acting on the knob 31 which can only rotate. The rotation of the knob 31 causes the rectilinear sliding along the main axis A of the slider shaft 17 which by engaging the helical projection 24 of the shaped shaft 18 through the cavity 22 causes the rotation of said shaped shaft around its own axis B and consequently the position variation of the C axis with respect to the D axis and therefore of the stroke. This variation can be appreciated by comparing figure 5 with figure 6. By further rotating the knob 31 it is possible to ensure that the projection of the C axis on the D axis and the projection of the A axis on the D axis coincide, (figure 7). In this condition the stroke and therefore the flow rate is equal to zero even if the device is in action. As it is possible to notice the variation of the stroke between zero and the maximum is obtained continuously without flow rate jumps that preclude certain values. The actuation of the device is gentle for each flow rate, that is without the occurrence of clicks or knocks.

Claims

CLAIMS 1. Flow regulator (1) applicable to metering pumps comprising: a body (2) mechanically interposable between the pump motor and the pump itself and housing a first (3) and a second (4) kinematics in which: • said first kinematic mechanism (3) is of the connecting rod type adapted to convert the rotary motion of the engine into a rectilinear reciprocating motion with a predetermined stroke as a function of the flow rate delivered by the pump; • said second kinematic mechanism (4) being able to select the stroke of said reciprocating rectilinear motion according to the desired flow rate, characterized in that said second kinematic mechanism (4) comprises a gear (12) for transmitting the engine power to the capacity 1, in which a toothed wheel (14) of said gear (12) is keyed onto a hollow shaft (16) rotating with respect to a main axis (A) parallel to the rotation axis (C) of the crank (6) of the first kinematic mechanism (3), inside said hollow shaft (16) and on opposite sides of said main axis (A) being arranged a slider shaft (17) and a shaped shaft (18) in which the shaped shaft (18 ) has its own axis (B) parallel to the main axis (A) and in which said shaft (17) has a first end (19) coaxial to the main axis (A) and the second end (20) provided with a first (21) and a second (22) keying that constrain it with the possibility of sliding par allelically to the main axis (A) both to said hollow shaft (16) and to said shaped shaft (18) respectively, in which said shaped shaft (18) has a first portion (23) which bears a helical projection (24) which it is the male part of said second keying (22) and the second portion (25) which is keyed to the button of the crank (6) of the first kinematic mechanism (3).

2. Flow regulator according to claim 1, characterized in that the second keying (22) is formed by a cavity (27) (female part <'> of the keying) placed on the slider shaft (17), said cavity (27) being complementary to the helical projection (24) (male part of the keying) placed on the shaped shaft (18).

3. Flow regulator as per claim 2 characterized by the fact that the cavity (27) placed on the slider shaft (17) and the helical projection (24) placed on the shaped shaft (18) have a triangular section.

4. Flow regulator according to claim 1 characterized in that the gear (12) for transmitting the power of the motor comprises a toothed wheel (14) and a worm screw (13) which is keyed on a through shaft ( 15) with respect to both said worm screw (13) and the body (2) of the regulator (1), the ends of said shaft (15) being constrained to a motor or to an identical shaft (15) together with the body (2 ) of the regulator (1) so as to form a train of regulators (1) suitable for regulating several pumps arranged in parallel driven by a single motor.

5. Flow regulator according to claim 1 characterized in that the first keying (21) comprises a key (28) on the slider shaft (17) and a groove (29) on the hollow shaft (16).

6. Flow regulator according to claim 1 characterized in that the first end (19) of the slider shaft (17) is connected with the possibility of rotation around its axis (A) to an adjustment knob (31) which comprises a first external portion (32) which can be screwed onto the body (2) of the regulator (1) and a second internal portion (33) sliding in the body (2) of the regulator (1) to said internal portion (33), the first being connected end (19) of said telescopic slider shaft (17).

7. Flow regulator according to claim 6 characterized in that the adjustment knob (31) can be locked in a predetermined position.

8. Flow regulator according to claim 7 characterized in that the adjustment knob (31) can be locked in a predetermined position by means of screw means.

9. Flow regulator according to claim 6 characterized in that the lower edge (35) of the knob (31) can be assumed as an index of the selected flow rate.

10. Flow regulator according to claim 1 characterized in that the foot (7) of the connecting rod (5) is connected by means of a pin (8) to a sliding element (9) sliding in a guide (10) placed on the body (2) of the regulator (1), said sliding element (9) carrying means for the kinematic connection (11) to a pump.

11. Flow regulator according to claim 9 characterized in that the guide (10) placed on the body (2) of the regulator (1) can be separated from it.

12. Flow regulator according to claim 1 characterized in that the body (2) is sealed so as to be able to contain the lubricating oil of the kinematic mechanisms and that the connecting rod-crank connection is without bearing.

13. Flow regulator as described and illustrated.