ITPD20010110A1 - Girante monodirezionale perfezionata per elettropompe centrifughe conmotore sincrono a magneti permanenti. - Google Patents

Description

“GIRANTE MONODIREZIONALE PERFEZIONATA PER ELETTROPOMPE CENTRIFUGHE CON MOTORE SINCRONO A MAGNETI PERMANENTI”

DESCRIZIONE

Il presente trovato ha per oggetto una girante monodirezionale perfezionata per elettropompe centrifughe con motore sincrono a magneti permanenti.

Com’è noto, i motori elettrici sincroni a magneti permanenti hanno uno schema strutturale che comprende uno statore, con elettromagnete a pacco di lamierini e relativi avvolgimenti, ed un rotore disposto fra due espansioni polari definite dallo statore ed assialmente attraversato da un asse girevolmente connesso ad una struttura di supporto.

Questi motori sono bidirezionali, cioè, all’accensione, il rotore può essere indifferentemente indotto a ruotare in senso orario o in senso antiorario.

Questa caratteristica dipende da una serie di fattori, tra cui la disposizione delle polarità del rotore rispetto al campo magnetico che viene a formarsi tra le espansioni polari del pacco statore nel momento in cui gli avvolgimenti induttori sono alimentati con corrente alternata.

Per questo motivo i motori sincroni a magneti permanenti sono largamente diffusi attualmente ove il senso di rotazione non è importante e perciò si trovano ad esempio accoppiati nelle pompe centrifughe con giranti a pale radiali che garantiscono le medesime prestazioni in entrambi i sensi di rotazione.

Allo scopo di aumentare l’efficienza delle elettropompe a motore sincrono è conveniente utilizzare pale orientate con un certo profilo di curvatura che presuppone ovviamente un unico senso di rotazione del motore.

Sono stati perciò messi a punto allo scopo dispositivi elettronici di avviamento che guidano il motore a partire in un unico senso di rotazione e, in alternativa a questi, dei dispositivi meccanici che prevedono il blocco del rotore quando esso tende a partire nel senso di rotazione sbagliato (vedasi ad esempio la domanda di brevetto PD 98A00003 dell’ 8 gennaio 1998 a nome del medesimo richiedente).

In questa maniera si garantisce la monodirezionalità in qualsiasi condizione di avviamento dovesse trovarsi Γ elettropompa.

Per contro, il sistema è suscettibile di generare rumore alla partenza e rappresenta una limitazione per quanto riguarda l’affidabilità (per pompe con potenze elevate) perché vi è un congegno meccanico soggetto a ripetute sollecitazioni, specie in fase d’avvio.

Una alternativa di particolare rilievo di elettropompa sincrona monodirezionale priva di congegni meccanici per Γ arresto del rotore, nonché priva di dispositivi elettronici (affidabili, ma costosi) è costituito da quanto descritto nella domanda di brevetto PD98A000058 del 19 marzo 1998 a nome del medesimo richiedente.

In questa domanda di brevetto è mostrato un dispositivo che consente di avviare, con potenze limitate, carichi che presentano momenti di inerzia elevati, quali possono essere ad esempio le giranti con pale orientate di una pompa centrifuga.

Si tratta in particolare di un dispositivo di trascinamento con angolo di libera rotazione ampliato fra il rotore e la girante in modo da ottenere, rispetto ai tradizionali giunti meccanici, una serie di vantaggi:

- utilizzare un motore dotato di coppia di spunto inferiore e quindi più piccolo ed economico;

- l’utilizzo di un motore più piccolo abbatte il livello di vibrazioni generate durante il funzionamento in sincronismo;

- rendere monodirezionale il motore attraverso la corretta progettazione delle pale della girante in modo da ottenere che la potenza assorbita dal carico in un senso di rotazione sia maggiore della potenza disponibile del motore, mentre è minore nel senso di rotazione opposto.

Progettando quindi il motore e le pale della girante in modo che la potenza assorbita dal carico in un senso di rotazione sia maggiore della potenza disponibile del motore, mentre sia minore nel senso di rotazione opposto, si ha nel primo caso una perdita di passo del rotore e della girante rispetto al campo magnetico, un blocco ed una inversione automatica del moto, e nel secondo caso il normale trascinamento.

Si riesce quindi a rendere monodirezionale la pompa sfruttando la differenza di potenza che sussiste per ciò che è in grado di esprimere il motore e le potenze assorbite dal carico nei due sensi di rotazione (l arresto del rotore avviene perché la potenza che richiede la girante nel senso di rotazione sbagliato è superiore a quella che è in grado di esprimere il motore).

Tale sistema, pur costituendo un vantaggio fondamentale rispetto alla tecnica nota, presenta comunque dei limiti perché la monodirezionalità è garantita solo all’ interno di un campo portata-prevalenza e quindi trova impiego nelle applicazioni dove il punto di lavoro idraulico non varia oltre certi limiti o, in altre parole, dove la curva caratteristica della condotta non subisce sensibili variazioni (è il caso ad esempi delle pompe di lavaggio per lavastoviglie).

E’ stata per questo messa a punto una girante presentante le pale deformabili almeno per parte del loro sviluppo a modificare sotto carico la loro curvatura in uno dei sensi di rotazione in modo che la potenza richiesta per la rotazione in questo senso sia maggiore di quella massima esprimibile del motore, come da domanda di brevetto PD 2000 A 176 dlla stessa richiedente.

Questa girante comprende un disco con corpo cavo centrale a bicchiere che è componente di un dispositivo di trascinamento.

Una serie di pale si sviluppa da un anello che è collocato all’estemo del bicchiere in una corrispondente sede del disco.

Le pale sono monolitiche all’anello che interessa solo la loro parte più vicina al centro.

La parte periferica è quindi suscettibile di movimenti flessionali derivati dalle caratteristiche elastiche proprie della materia plastica con cui esse sono realizzate.

Le zone periferiche delle pale sono, come detto, deformabili a flessione, deformazione che è maggiormente rilevante per il senso di rotazione sbagliato e che può essere limitata da denti che si sviluppano dal disco alternativamente alle stesse pale.

Il compito principale del presente trovato è appunto quello di realizzare una girante con pale deformabili racchiuse fra una doppia parete di convogliamento del fluido.

NeH’ambito del compito sopra esposto, conseguente primario scopo è quello di riuscire ad avere una pompa monodirezionale per pompe con motore a magneti permanenti con prestazioni del tutto equiparabili a quelle di pompe equivalenti che sono monodirezionali per intervento elettronico, per tipo di motore, ecc..

Ancora un importante scopo è quello di riuscire ad avere una pompa monodirezionale su tutto il campo di portate disponibili.

Ancora uno scopo è quello di realizzare il tutto in modo costruttivamente semplice.

Ancora uno scopo è quello di non avere influenze sulla rumorosità. Questi ed altri scopi ancora che più chiaramente appariranno in seguito, vengono raggiunti da una girante per elettropompe centrifughe con motore sincrono a magneti permanenti caratterizzata dal fatto di comprendere:

- un primo elemento discoidale che porta monolitiche pale indeformabili curve,

- un elemento anulare, con ingombro interno a quello di imbocco delle dette pale indeformabili e dotato di mezzi di vincolo al detto primo elemento discoidale, detto elemento anulare portando a sbalzo verso l’estemo pale deformabili a flessione interposte fra quelle indeformabili, dette pale deformabili essendo atte a modificare sotto carico la loro curvatura in uno dei sensi di rotazione in modo che la potenza richiesta per la rotazione in questo senso sia maggiore di quella massima esprimibile del motore,

- un secondo elemento discoidale che racchiude con detto primo l’insieme delle pale ed è reso solidale alle dette pale indeformabili lasciando libere quelle deformabili.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente dalla descrizione dettagliata di due sue forme realizzative illustrate a titolo indicativo, ma non per questo limitativo della sua portata, nelle allegate tavole di disegni in cui:

la fig. 1 è una vista laterale di una girante secondo il trovato;

la fig. 2 è una vista frontale della girante di fig. 1;

la fig. 3 è una vista prospettica in esploso della girante di fig. 1. Con riferimento alle figure precedentemente citate, una girante secondo il trovato, completamente realizzata in materia plastica, è indicata complessivamente con il numero di riferimento 10, e comprende un primo elemento discoidale 11 (monolitico ad una boccola Ila) che porta monolitiche in questo caso tre pale 12 indeformabili curve, angolarmente equidistanziate, ed al centro un codolo 13 arrotondato (separato dalla zona di imbocco di esse).

La girante 10 comprende ancora un elemento anulare 14, con ingombro interno a quello di imbocco delle dette pale indeformabili 12 e dotato di mezzi di vincolo 15 (più avanti meglio descritti) al detto primo elemento discoidale 11.

L’elemento anulare 14 porta a sbalzo verso l’esterno in questo caso tre pale curve 16 deformabili a flessione angolarmente equidistanziate da disporre alternate a quelle indeformabili 12.

L’elemento anulare 14 trova infatti alloggio in una controsagomata sede 17 del primo elemento discoidale 11.

Le pale 16 deformabili a flessione terminano esternamente all’ingombro di quelle indeformabili 12, rispetto alle quali hanno ingombro assiale leggermente inferiore.

Le pale 16 deformabili a flessione sono atte a modificare sotto carico la loro curvatura in uno dei sensi di rotazione in modo che la potenza richiesta per la rotazione in questo senso sia maggiore di quella massima esprimibile del motore (non illustrato per semplicità).

La girante 10 comprende ancora un secondo elemento discoidale 18 che racchiude con detto primo 11 l’insieme delle pale 12 e 16 ed è reso solidale, mediante saldatura ad ultrasuoni, incollaggio o altro modo noto, alle pale indeformabili 12 lasciando libere quelle deformabili a flessione 16 che hanno ingombro assiale leggermente inferiore.

Il secondo elemento discoidale 18 è centralmente forato e presenta il bordo 19 sviluppato assialmente a definire la zona di imbocco del fluido da pompare.

Per quanto riguarda i mezzi di vincolo 15, essi comprendono una sagomatura di forma 20, ad esempio poligonale (nelle figure è indicata dodecagona), presente sulla superficie interna dell’ elemento anulare 14 che si accoppia con una controsagomata superficie 21 della sede 17.

I mezzi di vincolo 15 comprendono ancora tre appendici 22 sostanzialmente radiali e angolarmente equi di stanziate che si sviluppano dall’elemento anulare 14 intercalate alle pale 16 e terminano con rispettivi ganci 23 a sviluppo assiale che si impegnano a scatto, dopo deformazione elastica a flessione, con il primo elemento discoidale 11, per inserimento in predisposti fori passanti 24 di questo.

Naturalmente la sede 17 è di sagoma tale da alloggiare anche le appendici 22.

I ganci 23 inseriti nei fori passanti 24 impediscono ogni movimento assiale dell’insieme del disco 14 e delle pale 16.

I mezzi di vincolo 15 determinano l’esatto posizionamento reciproco fra le pale 12 e 16.

La parte periferica delle pale 16 è quindi suscettibile di movimenti flessionali derivati dalle caratteristiche elastiche proprie della materia plastica con cui esse sono realizzate.

La deformazione è maggiormente rilevante per il senso di rotazione sbagliato e le pale 16 modificano la loro curvatura per realizzare in pratica un blocco alla rotazione.

Naturalmente la flessibilità del materiale renderebbe possibili anche flessioni nel senso di rotazione giusto, ma la curvatura delle pale 16, che è concorde ai filetti fluidi che si formano nella rotazione della girante 10 fa si che nella realtà la deformazione nel corretto senso di rotazione sia assai limitata.

Si è in pratica constatato come siano stati raggiunti il compito e gli scopi preposti al presente trovato.

Con la girante perfezionata a pale flessibili, infatti è garantita la monodirezionalità per tutte le portate-prevalenze aumentando la resa rispetto alle note giranti a pale flessibili per la presenza del secondo elemento discoidale che funge da convogliatore.

Anche quando, per usura, si verificasse uno snervamento delle pale flessibili le pale indeformabili continuano a dare un loro costante contributo al pompaggio.

La girante è poi ottenuta in modo costruttivamente semplice e non ha influenze sulla rumorosità.

Il trovato così concepito è suscettibile di numerose modifiche e varianti tutte rientranti nell’ambito del concetto inventivo.

Inoltre tutti i particolari possono essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti.

Così ad esempio si possono prevedere costruzioni in cui più pale indeformabili sono alternate a singole pale deformabili, oppure più pale deformabili sono alternate a singole pale indeformabili.

In pratica i materiali impiegati, purché compatibili con l’uso contingente, nonché le dimensioni, potranno essere qualsiasi, a seconda delle esigenze.

Claims (14)

1. RIVENDICAZIONI 1) Girante monodirezionale perfezionata per elettropompe centrifughe con motore sincrono a magneti permanenti caratterizzata dal fatto di comprendere: - un primo elemento discoidale che porta monolitiche pale indeformabili curve, - un elemento anulare, con ingombro interno a quello di imbocco delle dette pale indeformabili e dotato di mezzi di vincolo al detto primo elemento discoidale, detto elemento anulare portando a sbalzo verso l’esterno pale deformabili a flessione interposte fra quelle indeformabili, dette pale deformabili essendo atte a modificare sotto carico la loro curvatura in entrambi i sensi di rotazione in modo che la potenza richiesta per la rotazione in uno solo dei due sensi sia maggiore di quella massima esprimibile del motore, -un secondo elemento discoidale che racchiude con detto primo l’insieme delle pale ed è reso solidale alle dette pale indeformabili lasciando libere quelle deformabili a flessione.
2. 2) Girante come alla rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detto primo elemento discoidale porta monolitiche pale indeformabili curve, angolarmente equidistanziate.
3. 3) Girante come alla rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detto primo elemento discoidale porta monolitico al centro un codolo arrotondato, opportunamente sagomato in modo da facilitare l’accoppiamento con le pale deformabili, separato dalla zona di imbocco di dette pale indeformabili.
4. 4) Girante come alla rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detto elemento anulare porta a sbalzo verso l’esterno pale deformabili a flessione interposte fra quelle indeformabili.
5. 5) Girante come alla rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detto elemento anulare trova alloggio in una controsagomata sede del detto primo elemento discoidale.
6. 6) Girante come alla rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che dette pale deformabili a flessione terminano esternamente all’ingombro di quelle indeformabili.
7. 7) Girante come alla rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detto dette pale deformabili hanno ingombro assiale leggermente inferiore a quelle indeformabili.
8. 8) Girante come alla rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detto secondo elemento è reso solidale a detto primo mediante saldatura ad ultrasuoni, incollaggio o altro modo in sè noto.
9. 9) Girante come alla rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detto secondo elemento discoidale è centralmente forato e presenta il bordo sviluppato assialmente a definire la zona di imbocco del fluido da pompare.
10. 10) Girante come alla rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detti mezzi di vincolo fra detto primo elemento discoidale e detto elemento anulare comprendono una sagomatura di forma presente sulla superficie interna del detto elemento anulare che si accoppia con una controsagomata superficie della sua sede di alloggio.
11. 11) Girante come alla rivendicazione 10, caratterizzata dal fatto che detta sagomatura di forma è poligona.
12. 12) Girante come alla rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detti mezzi di vincolo fra detto primo elemento discoidale e detto elemento anulare comprendono almeno una appendice che si sviluppa dal detto elemento anulare e termina con un gancio a sviluppo assiale che si impegna a scatto, dopo deformazione elastica a flessione, con detto primo elemento discoidale per inserimento in un predisposto foro passante di questo.
13. 13) Girante come alla rivendicazione 12, caratterizzata dal fatto che detti mezzi di vincolo comprendono appendici sostanzialmente radiali che si sviluppano dal detto elemento anulare angolarmente equidistanziate e terminano con rispettivi ganci a sviluppo assiale che si impegna a scatto con detto primo elemento discoidale per inserimento in predisposti fori passanti di questo.
14. 14) Girante monodirezionale perfezionata per elettropompe centrifughe con motore sincrono a magneti permanenti come ad una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata per quanto descritto ed illustrato nelle allegate tavole di disegni.