ITMI990067A1 - Pompa - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale

L'invenzione riguarda una pompa per il convogliamento di un fluido, in particolare olio idraulico, secondo il preambolo della rivendicazione 1.

Le pompe del tipo in questione, in particolare pompe idrauliche,sono note. Esse si contraddistinguono per il fatto di essere disposte al di sopra di una coppa dell'olio per esempio di un cambio automatico in un autoveicolo. Nel caso di una applicazione di tale tipo non è possibile lubrificare i cuscinetti della pompa con grasso, perchè esso viene asportato dall'olio nebulizzato nell'interno del cambio. Vengono quindi normalmente previsti un anello di tenuta d'albero e un foro dell'olio di ricupero, il quale è diretto in modo che il cuscinetto della pompa durante il suo funzionamento venga lubrificato con olio e che la perdita d'olio possa sfuggire dal vano di ricupero. Si è constatato che quando la pompa è ferma l'olio può uscire attraverso il dispositivo di supporto, per cui la pompa gira a vuoto. Ossia, l'olio esistente nel vano di pompaggio defluisce, per cui il vano si riempie d'aria. Per effetto dell'aria esistente nel vano di pompaggio il funzionamento della pompa all'avviamento viene persistentemente influenzato.

E' quindi scopo dell'invenzione creare una pompa del tipo sopra citato , che non presenti questi inconvenienti.

Per il raggiungimento di questo scopo viene proposta una pompa che presenta le caratteristiche esposte nella rivendicazione 1. La pompa è caratterizzata dal fatto che il dispositivo di tenuta presenta un anello di tenuta con sezione trasversale a forma di U. Esso è disposto con un segmento di tenuta formante un'ala della U contro l'albero di azionamento e con un altro segmento di tenuta formante un'altra ala contro una superficie di tenuta, che circonda l'albero di azionamento e per esempio viene formata dal corpo della pompa. L'anello di tenuta è disposto in modo che i due segmenti di tenuta siano rivolti in senso opposto all'interno della pompa e siano appoggiati ciascuno con un certo precarico contro rispettivamente l'albero di azionamento e la superficie di tenuta. La pressione ambiente può quindi penetrare nel vano interno fra i segmenti di tenuta dell'anello di tenuta con sezione a forma di U. Durante il funzionamento della pompa una pressione esistente nell'interno del corpo di pompa può sollevare un segmento di tenuta, per cui l'aria esistente nell'interno della pompa e/o eventualmente una perdita d'olio, possono uscire dall'interno della pompa. Se però questa si trova in stato di inattività, la pressione esistente nell'interno della pompa viene a mancare, per cui i segmenti di tenuta dell'anello di tenuta possono appoggiarsi sicuramente contro l'albero di azionamento e contro la regione di tenuta, per cui la pompa è praticamente chiusa ermeticamente e viene impedita una uscita d'olio. Al riavviamento della pompa una unità di pompaggio esistente nel suo interno è quindi completamente piena d'olio e funziona ottimalmente all'avviamento.

Altre forme di esecuzione si desumono dalle rimanenti rivendicazioni dipendenti.

L'invenzione verrà meglio chiarita con riferimento ad un disegno. Mostrano:

le figure da 1 a 3, diversi esempi di esecuzione di pompe per il convogliamento d'olio e

la figura 4, un particolare ingrandito semplificato .

Nel seguito si parte dal presupposto che la pompa qui descritta sia costituita da una pompa per l'alimentazione di olio idraulico, come quella impiegata per esempio in cambi di velocità comandati idraulicamente. La pompa si trova usualmente nella scatola del cambio e può essere disposta al di sopra della coppa dell'olio. Nelle rappresentazioni si suppone, a titolo di esempio, che la pompa sia una cosiddetta pompa rotativa a palette, la cui unità di pompaggio presenta un rotore, che alloggia palette spostabili radialmente ed è supportato girevolmente all'interno di un anello di corsa. Fra ogni due palette consecutive si trova un vano libero di volume variabile, per cui vengono formate almeno una regione di aspirazione e una di mandata. E' però immaginabile che la pompa convogli un liquido ad arbitrio e/o sia eseguita come pompa a pistoni assiale o radiale, le cui forme costruttive sono note.

La figura 1 mostra un primo esempio di esecuzione di una pompa 1, che comprende una unità di pompaggio 5 montata in un corpo 3. Essa è qui costituita da un rotore 7, che in direzione radiale, ossia perpendicolarmente ad un asse di rotazione 9, comprende fessure estendentisi in direzione radiale, ossia perpendicolarmente ad un asse di rotazione 9 di un albero di azionamento 11, nelle quali sono inserite palette 13 spostabili radialmente. Il rotore 7 ruota internamente ad un anello di corsa 15, che racchiude un vano interno ellittico, nel senso più ampio, e contro la cui superficie interna le palette 13 scorrono per effetto di una rotazione del rotore 7. A destra e a sinistra del rotore 7 e dell'anello di corsa 15 sono previste piastre laterali 17 e 19. Nel rotore 7 si impegna l'albero di azionamento 11, che è guidato nel corpo 3 da un dispositivo di supporto 21 adatto, eseguito per esempio come cuscinetto a rotolamento o a scorrimento. All'estremità dell'albero di azionamento 11 sporgente dal corpo 3 è qui prevista una ruota di trasmissione rappresentata soltanto in parte, eseguita per esempio come puleggia per cinghia o ruota dentata, tramite la quale la coppia motrice viene convogliata nell'albero di azionamento 11.

Fra il dispositivo di supporto 21 e l'unità di pompaggio 5 si trova un dispositivo di tenuta 25, che chiude a tenuta rispetto all'ambiente il vano interno della pompa 1 alloggiante l'unità di pompaggio 5.

Fra l'unità di pompaggio 5 e il dispositivo di tenuta 25 si trova un vano libero 27 circondante l'albero di azionamento 11, nel quale durante il funzionamento della pompa 1 può giungere una perdita d'olio. La perdita d'olio è olio che sfugge dal lato di lavoro o ad alta pressione, per esempio attraverso intercapedini fra rotore e piastre laterali o di compressione. Ciò serve per la lubrificazione del dispositivo di supporto 21, che qui è eseguito come cuscinetto a sfere o a rotolamento a due file ed è dimensionato in modo che le forze agenti attraverso la ruota di trasmissione 23 perpendicolarmente all'asse di rotazione 9 vengano sicuramente sopportate.

Per consentire una uscita della perdita d'olio verso il dispositivo di supporto 21, il dispositivo di tenuta 25 presenta un anello di tenuta 29, che è eseguito con sezione trasversale complessivamente a forma di U e comprende due segmenti di tenuta 31 e 33 formanti le ali della U, i quali si estendono sostanzialmente paralleli all'asse di rotazione 9 dell'albero di azionamento 11 e sono collegati tra loro attraverso una regione di tenuta 35, che si estende sostanzialmente perpendicolare all'asse di rotazione 9 dell'albero di azionamento 11. L'anello di tenuta 29 è eseguito in modo che i suoi segmenti di tenuta 31 e 33 siano sotto un precarico ì, ossia vengano divaricati, cosicché l'anello di tenuta 29 viene fissato. L'anello di tenuta 29 è disposto in modo che la regione di tenuta 35 sia associata al vano interno della pompa 1 alloggiante l'unità di pompaggio 5, mentre i segmenti di tenuta 31 e 33 si estendono dall'interno della pompa 1 verso l'esterno. Se ora durante il funzionamento della pompa 1 per effetto della perdita d'olio si forma una sovrapressione nel vano libero 27, la perdita d'olio può sollevare uno dei segmenti di tenuta, per esempio il segmento di tenuta 31 appoggiato contro l'albero di azionamento 11, e giungere verso il dispositivo di supporto 21. Da esso, la perdita d'olio sfugge quindi all'esterno. E' anche possibile eseguire l'anello di tenuta 29 in modo che in presenza di una sovrapressione nel vano interno 27 il segmento di tenuta esterno 33 si sollevi da una superficie di tenuta 37, che circonda l'albero di azionamento 11 e l'anello di tenuta 29. Va osservato che di volta in volta soltanto un segmento di tenuta si solleva, ossia il segmento di tenuta interno 31 o il segmento di tenuta esterno 33. L'altro rispettivo segmento di tenuta si appoggia a tenuta contro la relativa superficie di appoggio e fissa in tal modo l'anello di tenuta 29. E' però anche possibile prevedere addizionalmente una battuta meccanica, per esempio Un anello di sicurezza, per il fissaggio assiale dell'anello di tenuta.

Nel caso dell'esempio di esecuzione qui rappresentato dell'anello di tenuta 29 è previsto un elemento a molla 39, il quale è disposto anularmente nel vano interno dell'anello di tenuta 29 formato nei segmenti di tenuta 31 e 33 e sollecita il segmento di tenuta 31 interno, appoggiato alla superficie esterna dell'albero di azionamento 11, con una forza di precarico addizionale.

Fondamentalmente, l'anello di tenuta 29 è appoggiato con un precarico determinato fra la superficie esterna dell'albero di azionamento 11 e la superficie di tenuta 37, per cui i segmenti di tenuta 31 e 33 vengono premuti contro rispettivamente l'albero di azionamento 11 e la superficie di tenuta 37. Queste forze che servono per la chiusura a tenuta possono venire aumentate dall'elemento a molla 39. Quando la pompa 1 è ferma, nell'interno del corpo 3 non viene più generata una sovrapressione. E' anzi possibile che l'olio convogliato dalla pompa rifluisca verso un serbatoio disposto più in basso e si crei una depressione nella regione della unità di pompaggio 5 e del vano libero 27. Avviene che in presenza di una depressione nel vano libero 27 la sovrapressione atmosferica esistente fra i segmenti di tenuta 31 e 33 garantisca che i segmenti di tenuta 31 e 33 si appoggino a tenuta,contro rispettivamente l'albero di azionamento 11 e la superficie di tenuta 33. In tal modo vengono evitati una riaspirazione d'aria e quindi un funzionamento a vuoto della pompa 1. Il dispositivo di tenuta 25 e il suo anello di tenuta 29 agiscono quindi da valvola antiritorno.

La figura 2 mostra un altro esempio di esecuzione di una pompa 1' eseguita come pompa rotativa a palette.

Parti uguali sono dotate di numeri di riferimento uguali, per cui per il resto si può fare riferimento alla descrizione della figura 1.

Nell'interno del corpo 3 della pompa 1' è prevista una unità di pompaggio 5, che presenta soltanto una piastra laterale 19. La seconda piastra laterale contrapposta è eliminata. L'unità formata dal rotore 7 e dall'anello di corsa 15 è appoggiata direttamente contro una parete piana 43 del corpo, che adempie alla funzione della,piastra laterale.

Il rotore 7 viene posto in rotazione da una estremità E dell'albero di azionamento 11 posta a sbalzo. Essa è supportata addizionalmente all'esterno del corpo 3 della pompa 1', per cui una ruota di trasmissione o una puleggia per cinghia è montata a distanza dalla pompa 1' sull'albero di azionamento 11. Ciò significa che le forze convogliate nell'albero di azionamento 11 non gravano su una ruota di trasmissione disposta direttamente in vicinanza del corpo 3. E' quindi possibile impiegare qui un dispositivo di supporto 21' notevolmente più piccolo, che guida l'albero di azionamento 11 nel corpo 3 della pompa 1'. Fra il dispositivo di supporto 21' e il vano interno alloggiente l'unità di pompaggio 5 si trova qui a sua volta un dispositivo di tenuta 25, che è di struttura identica a quella descritta con riferimento alla figura 1.

Il dispositivo di supporto 21' viene a sua volta lubrificato dalla perdita d'olio, che dall'unità di pompaggio 5 giunge in un vano libero 27 circondante l'albero di azionamento 11, che si trova fra il dispositivo di tenuta 25 e l'unità di pompaggio 5. La perdita d'olio giunge, come si vede dalla figura 1, al dispositivo di supporto 21' e serve per la sua lubrificazione .

Il dispositivo di tenuta 25 agisce anche qui da valvola antiritorno, per cui la perdita d'olio può giungere dal vano libero 27 al dispositivo di supporto 21'. Non è però possibile che l'aria dall'ambiente giunga nell'interno della pompa 1' verso l'unità di pompaggio 5, o che olio senza pressione quando la pompa è ferma sfugga in direzione del dispositivo di supporto. La pompa 1' non può quindi vuotarsi quando è ferma.

La figura 3 mostra in sezione longitudinale un altro esempio di esecuzione di una pompa 1", che fondamentalmente ha la stessa struttura della pompa 1', che è stata illustrata in figura 2. L'unica differenza consiste nel fatto che il dispositivo di tenuta 25, che qui è indicato soltanto con un simbolo tecnico, è disposto sul lato del dispositivo di supporto 21' non rivolta all'unità di pompaggio 5. La perdita d'olio che si forma durante il funzionamento della pompa 1", entrante nel vano libero 27, può quindi giungere liberamente al dispositivo di supporto 21' e passare attraverso di esso. Il dispositivo di supporto 21' viene pertanto raffreddato e lubrificato. La perdita d'olio può poi proseguire uscendo attraverso il dispositivo di tenuta 25.

Il dispositivo di tenuta 25 è di struttura identica a quella descritta con riferimento alle figure 1 e 2. Esso presenta quindi un anello di tenuta con sezione trasversale sostanzialmente a forma di U, che comprende due segmenti di tenuta estendentisi sostanzialmente paralleli all'asse di rotazione 9 dell'albero di azionamento 11, i quali vengono collegati da una regione di tenuta estendentesi perpendicolarmente all'asse di rotazione. L'anello di tenuta è disposto in modo che la regione di tenuta giaccia sul lato rivolto al dispositivo di supporto 21', ossia rivolto all'interno della pompa 1", mentre i segmenti di tenuta sono qui orientati dall'interno della pompa 1" verso sinistra.

Anche l'anello di tenuta del dispositivo di tenuta 25, previsto nella figura 3, serve da valvola antiritorno. E' in effetti possibile che una perdita d'olio esca dall'interno della pompa 1". Quando questa non è in funzione, per effetto dell'olio fluente all'indietro si potrebbe creare nel vano libero 27 una depressione. Pertanto, grazie al precarico i segmenti di tenuta 31 e 33 dell'anello di tenuta 29 del dispositivo di tenuta 25 sono strettamente aderenti alla superficie esterna dell'albero di azionamento.11 e alla superficie di tenuta 37, per cui non può entrare aria nell'interno della pompa 1". Inoltre, quando la pompa è ferma non può entrare olio attraverso il dispositivo di tenuta 25. In tal modo è sicuramente impedito un funzionamento a vuoto della pompa .

Per migliorare l'effetto di tenuta del dispositivo di tenuta 25, sul lato interno del segmento di tenuta 31 rivolto all'albero di azionamento 11 possono essere previsti almeno due labbri di tenuta 4 (figure 1 e 4), che si appoggiano sulla superficie dell'albero di azionamento 11. Qualora quindi a causa di una contaminazione uno dei labbri di tenuta non presenti un effetto di tenuta sufficiente, mediante il secondo labbro di tenuta è ancora possibile garantire una chiusura sicura del vano interno della pompa e impedire un vuotamento della pompa da ferma.

Dopo tutto appare chiaro che il dispositivo di tenuta 25 può comprendere un anello di tenuta 29, che è disposto fisso nel corpo 3 e che sul suo lato rivolto all'albero di azionamento 11 può essere dotato di un segmento di tenuta 31, che chiude a tenuta l'interno della pompa rispetto all'ambiente come una valvola antiritorno. Addizionalmente, sulla superficie interna del segmenti di tenuta 31 rivolta all'albero di azionamento 11 possono essere previsti almeno due labbri di tenuta 41. Dopo tutto è anche possibile eseguire l'anello di tenuta 29 fisso sull'albero di azionamento 11 ed eseguire il segmento di tenuta esterno 33 come valvola antiritorno, mediante appoggio contro una superficie di tenuta 37. In questo caso, con il segmento di tenuta esterno 33 può cooperare un elemento a molla, che lo sollecita con una forza di precarico. E' anche possibile prevedere sul segmento di tenuta esterno 33 labbri di tenuta.

La figura 4 mostra un particolare ingrandito semplificato, ossia un dispositivo di tenuta 25 disposto su un albero di azionamento 11. Si è qui rinunciato alla rappresentazione del dispositivo di supporto e di altri particolari della pompa.

La figura 4 mostra che il dispositivo di tenuta 25 comprende un anello di tenuta 29, il quale comprende un segmento di tenuta 31 rivolto all'albero di azionamento 11 e un segmento di tenuta esterno 33 rivolto ad una superficie di tenuta esterna 37. Il segmento di tenuta interno 31 viene premuto, da un lato, per effetto della sua elasticità propria, e dall'altro lato dalla forza di precarico di un elemento a molla 39, eseguito per esempio come molla anulare, contro la superficie perimetrale dell'albero di azionamento 11. Dall'ingrandimento di figura 4 appare chiaro che il dispositivo di tenuta 25 ossia il suo anello di tenuta 29 presenta due labbri di tenuta 41a e 41b, con i quali l'anello di tenuta 29 si appoggia sulla superficie perimetrale dell'albero di azionamento 11 e i quali sono disposti ad una distanza reciproca misurata in direzione dell'asse di rotazione 9. Qualora con la perdita d'olio che passa fra i labbri di tenuta 41a, 41b e la superficie perimetrale dell'albero di azionamento 11, giungano impurità nella regione di tenuta, può venire garantito che almeno uno dei labbri di tenuta 41a, 41b rimanga ancora impegnato a tenuta con la superficie dell'albero di azionamento 11 e mantenga la funzione di tenuta del dispositivo di tenuta 25.

Da questa rappresentazione ingrandita è riconoscibile anche un dispositivo di rinforzo 45 , che accresce la stabilità dell'anello di tenuta 29 e impedisce un sollevamento del segmento di tenuta 33. Qualora l'elemento a molla 39 sia associato al segmento di tenuta esterno 33, appoggiato alla superficie di tenuta 37, in tal caso il dispositivo di rinforzo viene associato al segmento di tenuta interno 31.

Dalla figura 4 si può vedere che una sovrapressione nell'interno della pompa può agire sulla superficie del segmento di tenuta 31 rivolta all'albero di azionamento, che si trova a destra dell'albero di tenuta 41b. In tal modo il diametro interno dell'anello di tenuta 29 può venire allargato radialmente contro l'elasticità propria del segmento di tenuta 31 e contro la forza elastica dell'elemento a molla 39, per cui si solleva inizialmente il labbro di tenuta 41b e poi il labbro di tenuta 41a; in tal modo la perdita d'olio può giungere al dispositivo di supporto, non rappresentato in figura 4.

Dalle figure è anche evidente che il montaggio del dispositivo di tenuta 25 può venire eseguito con relativa facilità. Negli esempi di esecuzione della pompa 1 secondo figura 1 e della pompa 1' secondo figura 2, innanzitutto il dispositivo di tenuta 25 viene montato nel corpo 3 e poi viene inserito l'albero di azionamento 11 dotato del dispositivo di supporto rispettivamente 21 e 21' preassiemato.

Complessivamente appare chiaro che può venire realizzata facilmente una valvola antiritorno che durante il funzionamento della pompa garantisce una lubrificazione del dispositivo di supporto e contemporaneamente impedisce un funzionamento a vuoto o una aspirazione a vuoto della pompa. La pompa non può quindi vuotarsi da ferma e si contraddistingue per un funzionamento particolarmente buono all'avviamento. Contemporaneamente, la pompa viene chiusa dalla valvola antiritorno in modo che anche i canali di aspirazione e di mandata collegati con la pompa non funzionino a vuoto.

Claims (8)

1. RIVENDICAZIONI 1) Pompa per il convogliamento di un fluido, in particolare olio idraulico, con un albero di azionamento che conduce nell'interno della pompa, il quale viene guidato da almeno un dispositivo di supporto, che viene lubrificato da una corrente parziale del fluido convogliato, e con un dispositivo di tenuta, che chiude a tenuta l'intercapedine fra il corpo della pompa e l'albero di azionamento, caratterizzata dal fatto che il dispositivo di tenuta (25) presenta un anello di tenuta (29) con sezione trasversale sostanzialmente a forma di U, un cui segmento di tenuta (31);formante un'ala della U, si appoggia sull'albero di azionamento (11) con un precarico e il cui altro segmento di tenuta (33) formante un'ala della U è appoggiato con un precarico contro una superficie di tenuta (37) circondante l'albero di azionamento (11), e che l'anello di tenuta (29) comprende una regione di tenuta (35) formante la base della U, collegante i segmenti di tenuta (31, 33) fra loro, la quale regione è rivolta all'interno della pompa (1; 1'; 1"), per cui i segmenti di tenuta (31, 33) aventi origine dalla regione di tenuta (35) sono rivolti in senso opposto all'interno della pompa (1; 1'; 1").
2. 2) Pompa secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che il dispositivo di tenuta (25) presenta un elemento a molla (39) cooperante con l'anello di tenuta (29).
3. 3) Pompa secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che l'elemento a molla (39) sollecita il segmento di tenuta (31) appoggiato sull'albero di azionamento (11) con una forza di precarico ausiliaria, che lo preme contro l'albero di azionamento (11).
4. 4) Pompa secondo una delle precedenti rivendicazioni, caratterizzata dal fatto che il segmento di tenuta (31) appoggiato sull'albero di azionamento (11) è dotato di almeno due labbri di tenuta (41), che si appoggiano sulla superficie esterno dell'albero di azionamento (11).
5. 5) Pompa secondo una delle precedenti rivendicazioni, caratterizzata dal fatto che il segmento di tenuta (31) appoggiato sull'albero di azionamento (11) agisce da valvola antiritorno e per una determinata sovrapressione nell'interno (vano libero 27) della pompa (1; 1'; 1") si solleva e al di sotto di questa sovrapressione o in presenza di una depressione nell'interno della pompa si appoggia a tenuta contro l'albero di azionamento (11).
6. 6) Pompa secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che l'elemento a molla (39) sollecita il segmento di tenuta (33) appoggiato alla superfide di tenuta (37) con una forza di precarico ausiliaria, che lo preme contro la superficie di tenuta (37).
7. 7) Pompa secondo la rivendicazione 6, caratterizzata dal fatto che il segmento di tenuta (33) appoggiato alla superficie di tenuta (37) è dotato di almeno due labbri di tenuta (41), che si appoggiano sulla superficie di tenuta (37).
8. 8) Pompa secondo la rivendicazione 6 o 7, caratterizzata dal fatto che il segmento di tenuta (33) appoggiato contro la superficie di tenuta (37) agisce da valvola antiritorno e in presenza di una determinata sovrapressione nell'interno della pompa si solleva e al di sotto della sovrapressione o in presenza di una determinata depressione nell'interno della pompa si appoggia a tenuta contro la superficie di tenuta (37).