ITPI20090141A1 - Giunto di trasmissione per pompe centrifughe. - Google Patents

Description

TITOLO

GIUNTO DI TRASMISSIONE PER POMPE CENTRIFUGHE.

SETTORE TECNICO

La presente invenzione concerne un giunto di trasmissione per pompe centrifughe. Più specificamente la presente invenzione concerne un giunto di trasmissione del moto di rotazione da un albero motore di un motore elettrico, o una turbina, alla girante di una pompa centrifuga.

STATO DELL’ARTE

Come noto le pompe centrifughe sono la tipologia di pompe fluidodinamiche più diffuse e largamente utilizzate sia in ambito domestico che industriale. Sono costituite sostanzialmente da un corpo pompa, provvisto di una bocca di aspirazione assiale e di una bocca di mandata radiale o tangenziale e comprendente al proprio interno una cavità che ospita la girante, e da un motore elettrico, o una turbina, che attraverso un albero porta il moto rotatorio alla girante. Tra il corpo pompa ed il relativo motore elettrico à ̈ interposto un elemento di raccordo che supporta l’albero tramite cuscinetti mezzi di lubrificazione degli stessi. Essendo elementi comuni di moltissime installazioni, le pompe centrifughe, nonché loro specifici componenti e relativi attacchi, sono stati normalizzati in modo da poter eseguire installazioni e sostituzioni di pompe esistenti indipendentemente dal fabbricante. Le norme più ricorrenti sono la ISO 2858-1975 (e norme collegate), che si riferisce alle pompe centrifughe di uso generale e di processo, con flange in unità metriche, e la API 610-X edition 2004, che si riferisce a pompe di processo con flange in unità imperiali.

Le pompe centrifughe di dimensioni più contenute e di costo relativamente ridotto sono di solito costruite in un gruppo monoblocco. In questo caso il motore elettrico à ̈ configurato meccanicamente per quel tipo di pompa e non può essere indipendentemente sostituito. In questo caso la normalizzazione consente solamente di sostituire l’intero gruppo pompa con una pompa avente le stesse specifiche. Tuttavia, à ̈ facilmente intuibile che con questa configurazione una eventuale avaria del motore richiede la sostituzione dell’intero gruppo pompa oppure un fermo prolungato per riparazione, in ciò limitando grandemente la fruibilità della pompa.

Per ovviare, almeno parzialmente, a questo problema in molti casi il gruppo pompa à ̈ costituito da un motore elettrico normalizzato, un giunto, un supporto ed una pompa. In questo caso ogni elemento del gruppo può essere sostituito indipendentemente dagli altri. Tuttavia, a parte la rimozione del motore, lo smontaggio degli altri componenti risulta molto laborioso. In particolare, i componenti maggiormente soggetti ad usura e che richiedono quindi operazioni di manutenzione più frequenti sono le tenute meccaniche e la girante. Nelle pompe di attuale concezione la manutenzione di questi componenti deve essere eseguita smontandoli insieme al giunto ed al supporto che comprende i cuscinetti che supportano l’albero ed i relativi mezzi di lubrificazione. A causa della complessità delle operazioni di smontaggio, la manutenzione non può solitamente essere eseguita sul posto e la pompa deve quindi essere rimossa e trasferita in una officina attrezzata.

A causa dei limiti sopra accennati della tecnica nota risulta chiaro come sia sentita la necessità di sviluppare soluzioni atte a semplificare e velocizzare le operazioni di manutenzione delle pompe centrifughe, in particolare rendendo il più possibile indipendenti e facilmente raggiungibili i componenti maggiormente soggetti ad usura ed a guasti.

Scopo della presente invenzione à ̈ quello di proporre un giunto di trasmissione per pompe centrifughe che permetta una separazione estremamente rapida del gruppo motore dal corpo pompa.

Ulteriore scopo della presente invenzione à ̈ proporre un giunto di trasmissione per pompe centrifughe che permetta la trasmissione del moto dall’albero motore alla girante in modo efficiente ed affidabile eliminando al contempo la necessità di cuscinetti di supporto dell’albero della girante e dei relativi mezzi di lubrificazione.

Un altro scopo della presente invenzione à ̈ proporre un giunto di trasmissione per pompe centrifughe che consenta interventi di manutenzione molto rapidi ai componenti del corpo pompa e del giunto di trasmissione stesso, in particolare consentendo l’accesso alle tenute meccaniche senza la necessità di smontare la girante e consentendo l’accesso alla girante utilizzando utensili di uso comune.

Gli scopi suddetti sono raggiunti per mezzo di un giunto di trasmissione per pompe centrifughe, per la trasmissione del moto rotatorio da un albero motore rotante ad una girante, comprendente:

- un primo albero provvisto ad una estremità di un foro per l’accoppiamento coassiale con l’albero motore e mezzi di trasmissione del moto rotatorio dall’ albero motore stesso a detto primo albero, e provvisto alla propria estremità opposta di una prima superficie conica coassiale all’asse dell’ albero;

- un secondo albero provvisto ad una estremità di una seconda superficie conica coassiale all’asse dell’albero ed avente conicità sostanzialmente uguale alla conicità della prima superficie conica per permetterne l’accoppiamento, e provvisto alla propria estremità opposta di mezzi di collegamento, e relativa trasmissione del moto, con la girante;

- mezzi montabili di collegamento del primo albero con il secondo albero atti ad impedire il movimento assiale relativo tra i due alberi; e

- mezzi di trasmissione del moto rotatorio tra il primo albero e il secondo albero.

Un giunto come sopra delineato consente di disaccoppiare la porzione di albero solidale alla girante dalla porzione di albero solidale all’albero motore in modo estremamente semplice rendendo superfluo l’utilizzo di cuscinetti di sostentamento dell’albero della girante e dei relativi mezzi di lubrificazione. La presenza di un accoppiamento conico tra l’albero solidale alla girante e l’albero solidale all’albero motore ha numerosi vantaggi. La zona di accoppiamento tra i due alberi può essere molto corta senza rischiare di compromettere la coassialità dei due alberi. La conicità, inoltre, permette di accoppiare i due componenti agevolmente anche in mancanza di un perfetto allineamento tra gli stessi. In fase di smontaggio i vantaggi dell’accoppiamento conico sono ancora più evidenti in quanto a seguito del primo distacco delle due superfici coniche l’estrazione prosegue senza dover vincere forze di attrito o di adesione come invece accade nel caso di superfici cilindriche o comunque parallele alla direzione di estrazione. Ancora in fase di smontaggio il compatto accoppiamento conico riduce l’entità dello spostamento relativo necessario a disaccoppiare completamente le due porzioni di albero.

Vantaggiosamente i mezzi di trasmissione del moto rotatorio dal primo albero al secondo comprendono un disco di serraggio e trasmissione del moto provvisto internamente di una apertura a profilo quadro atta ad accoppiarsi con una porzione di detto secondo albero avente un corrispondente profilo quadro, detto disco essendo solidale al primo albero grazie alla presenza di rispettivi fori per mezzi di collegamento a vite.

Ancora vantaggiosamente i mezzi di collegamento smontabile comprendono un elemento anulare diametralmente tagliato in due parti e vincolato assialmente tra spallamenti del secondo albero e tra sedi e cavità del primo albero e del disco di serraggio ad esso solidale.

Un coperchio porta tenute à ̈ vincolato in modalità amovibile ad un contro-coperchio coassiale al coperchio porta-tenute ed à ̈ vincolato a sua volta in modalità amovibile ad un corpo pompa C, in modo tale che il coperchio porta-tenute ed il contro-coperchio formano rispettivamente una porzione radialmente interna ed una porzione esterna del coperchio porta-tenute delle pompe centrifughe di tipo tradizionale.

Grazie agli accorgimenti suddetti le tenute meccaniche possono essere sostituite senza accedere alla girante, semplicemente asportando il coperchio porta-tenute interno, mentre la girante viene mantenuta nella corretta posizione di lavoro dalla presenza del controcoperchio. Anche l’accesso alla girante risulta semplificato in quanto il contro coperchio può essere asportato, dopo la separazione del primo albero dal secondo albero, semplicemente rimuovendo le viti normalizzate e di facile accesso che lo collegano al corpo pompa.

Il disco di serraggio à ̈ vantaggiosamente vincolato al primo albero tramite mezzi a vite ubicati in posizione radiale esterna rispetto agli ingombri radiali di detto secondo albero e delle rimanenti porzioni di detto primo albero, la zona di accoppiamento tra detto disco e detto primo albero essendo assialmente ubicata in posizione sostanzialmente centrale ad un raccordo tra lanterna e motore.

Grazie all’accorgimento suddetto le viti di collegamento tra disco di serraggio e primo albero sono facilmente raggiungibili dalle aperture normalmente previste nel raccordo tra corpo pompa e motore normalizzato e di tecnica nota, ed una volta raggiunte possono essere smontate tramite utensili di uso comune.

Tra la superficie conica del secondo albero ed il primo albero à ̈ vantaggiosamente previsto un anello di tenuta che impedisce che sporcizia o umidità raggiungano la zona di accoppiamento tra la superficie conica del secondo albero e la superficie conica del primo albero.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

Queste ed altre caratteristiche dell’invenzione risulteranno più facilmente comprensibili dalla seguente descrizione di una forma realizzativa preferita, fornita a tiolo di esempio non limitativo, con riferimento alle figure allegate nelle quali:

- la figura 1 mostra una schematica vista laterale in parziale sezione di una pompa centrifuga comprendente un giunto di trasmissione secondo l’invenzione;

- la figura 2 mostra una vista in sezione dei componenti principali di un giunto secondo la presente invenzione;

- la figura 3 mostra una vista in sezione esplosa dei componenti del giunto di trasmissione di fig.2;

- la figura 4 mostra una vista frontale di un componente del giunto di figg. 2 e 3;

- la figura 5 mostra una vista in sezione della porzione di interfaccia con il corpo pompa in un giunto secondo la presente invenzione.

DESCRIZIONE DELLE FORME REALIZZATIVE PREFERITE

Con riferimento a fig. 1 à ̈ indicata complessivamente con P una pompa centrifuga comprendente un motore elettrico, M, un corpo pompa, C, un raccordo, R di connessione tra il corpo pompa ed il motore contenente al proprio interno un giunto di trasmissione, 100, tra un albero motore, A, ed una girante, G. Il motore M à ̈ di tipo normalizzato, cioà ̈ le flange di attacco, F1, F2, rispettivamente ad un supporto fisso ed al raccordo R hanno dimensioni standardizzate, così come ha dimensioni standardizzate l’uscita dell’albero motore A. Anche il raccordo R à ̈ di tipo normalizzato in quanto sia i mezzi di attacco al motore sia i mezzi di attacco al corpo pompa C hanno dimensioni standardizzate definite da specifiche norme tra cui quelle citate in precedenza.

Nelle figg. 2 e 3 sono mostrati rispettivamente in configurazione di montaggio ed in esploso i componenti principali di un giunto di trasmissione secondo la presente invenzione. Un primo albero, 20, internamente cavo presenta ad una estremità un foro, 21, di alloggiamento dell’albero motore A provvisto di una scanalatura, 22, per una linguetta di trasmissione del moto. All’altra estremità il primo albero presenta una cavità interna comprendente una prima superficie conica, 23, una prima sede cilindrica, 24 ed una seconda sede cilindrica, 25, mentre esternamente à ̈ provvisto di una flangia, 26 comprendente fori passanti, 27 e fori filettati 28. Un secondo albero, 30, comprende ad una propria estremità superfici, 31, di accoppiamento con la girante G ed un foro filettato, 32, per un elemento a vite di ancoraggio della girante. All’estremità opposta il secondo albero presenta una seconda superficie conica, 33, seguita da una scanalatura, 34, che forma ai due lati spallamenti, 35 e quindi da una porzione comprendente quattro spianature a 90° che creano un profilo quadro, 36. Un disco di serraggio e trasmissione del moto, 40, ha una apertura interna a profilo quadro, 41 ed à ̈ provvisto di fori filettati di serraggio, 42. Su un lato del disco di serraggio e trasmissione del moto à ̈ presente una prima cavità anulare, 43 atta a formare una superficie di battuta, ed una seconda cavità anulare, 44, di scarico. Un elemento anulare tagliato, 50, ha una superficie cilindrica esterna, 51, ed una superficie cilindrica interna, 52. Inoltre, come visibile nella vista frontale dello stesso di fig. 4, l’elemento anulare à ̈ tagliato a formare due semi-anelli identici, 50a e 50b. Un anello di tenuta, 60, ha una superficie esterna, 61, cilindrica, ed una superficie interna, 62, conica, ed à ̈ realizzato preferibilmente in teflon o altro materiale plastico.

Il montaggio e lo smontaggio dei componenti sopra descritti à ̈ estremamente semplice ed al contempo l’affidabilità degli accoppiamenti e la compattezza complessiva del giunto rendono superfluo l’utilizzo di cuscinetti di supporto dell’albero di trasmissione e dei relativi mezzi di lubrificazione. La girante viene fissata al secondo albero 30 tramite il foro filettato 32 con mezzi a vite di tecnica nota che consentono sia il bloccaggio della girante G sia la trasmissione del moto rotatorio alla stessa. Dopo aver inserito la girante nel corpo pompa P ed aver montato le tenute meccaniche ed i coperchi del corpo pompa secondo modalità innovative previste dalla presente invenzione e che saranno descritte dettagliatamente nel seguito, il secondo albero 30 viene collegato al primo albero 20 il quale à ̈ a sua volta accoppiato secondo modalità di tecnica nota tramite il foro 21 all’albero motore A. In particolare l’elemento anulare 60 viene alloggiato nella prima sede cilindrica 24 del primo albero 20, mentre il disco di serraggio e trasmissione del moto 40 viene inserito nel secondo albero 30 fino all’accoppiamento del profilo quadro 41 del disco con il corrispondente profilo quadro 36 dell’albero. I due semi-anelli 50a e 50b vengono alloggiati nella scanalatura 34 del secondo albero 30 ed accoppiando i due alberi 20 e 30 si ottiene la configurazione mostrata in fig. 2. Serrando, tramite semplici mezzi a vite, il disco 40 con la flangia 26 del primo albero in corrispondenza dei fori 27 e 42 i due alberi risultano vincolati e la trasmissione del moto dal primo albero al secondo albero à ̈ assicurata. Infatti, i due alberi risultano perfettamente coassiali grazie all’accoppiamento della superficie conica del primo albero con la corrispondente superficie conica del secondo albero, mentre lo scorrimento assiale à ̈ impedito dalla presenza dell’elemento anulare tagliato 50 il quale à ̈ vincolato assialmente al secondo albero 30 dagli spallamenti 35 ed à ̈ vincolato assialmente al primo albero 20 in quanto à ̈ serrato tra la sede 25 dell’albero stesso e la cavità anulare 43 del disco di serraggio e trasmissione del moto 40. Inoltre, la trasmissione del moto rotatorio à ̈ assicurata dal fatto che il disco 40 à ̈ solidale al primo albero ed à ̈ accoppiato al secondo albero per mezzo dei profili quadri corrispondenti 41 e 36. Come risulterà facilmente intuibile anche le operazioni di smontaggio del giunto risultano estremamente semplici ed eseguibili senza la necessità di ricorrere a utensili particolari, permettendo così operazioni di manutenzione molto rapide. In particolare, come visibile immediatamente in fig. 1, i mezzi a vite che connettono il disco 40 con la flangia 26 del primo albero sono di tipo normalizzato e sono facilmente accessibili dalle aperture laterali presenti nei raccordi R di tecnica nota. Inoltre, i fori filettati 28 della flangia 26 permettono l’inserimento di viti di estrazione che permettono il distacco del disco 40 dalla flangia 26 ed il distacco delle due superfici coniche in modo estremamente semplice anche nel caso che in seguito ad utilizzo prolungato della pompa si fossero create zone di adesione tra i due componenti. Infatti, come già sottolineato, la corsa di estrazione del primo albero dal secondo albero à ̈ estremamente breve e le forze di estrazione sono solo quelle di primo distacco delle due superfici coniche.

Oltre a quelli sopra descritti, il giunto dell’invenzione ha ulteriori vantaggi rispetto alla tecnica nota anche in relazione alla sopra accennata innovativa concezione dei coperchi del corpo pompa e dei mezzi di ritegno delle tenute meccaniche.

Con riferimento a fig. 5 le tenute meccaniche, T, sono alloggiate tra il secondo albero 30 ed un coperchio porta-tenute, 70 il quale à ̈ a sua volta vincolato ad un contro-coperchio, 80, che con la propria superficie interna, 81, definisce la forma interna del corpo pompa e quindi la sede di alloggiamento della girante e le luci interne di lubrificazione e/o di controspinta. Il coperchio porta-tenute 70 ha sostanzialmente una forma a tazza in cui il fondo à ̈ provvisto di una apertura cilindrica per il passaggio del secondo albero 30. Esternamente il coperchio 70 presenta una flangia, 71 provvista di fori, 72, per l’accoppiamento tramite mezzi a vite con rispettivi fori, 82, presenti nel contro-coperchio 80. Inoltre, al fine di evitare trafilamenti di fluido à ̈ presente almeno una sede per guarnizione, 73, in corrispondenza di una superficie di accoppiamento con il controcoperchio 80. Il contro-coperchio 80 à ̈ ancorato direttamente al corpo pompa C in posizione radialmente esterna. Risulta evidente che, grazie alla presenza del coperchio porta-tenute 70 accoppiato al contro-coperchio 80, nel caso che sia necessario sostituire esclusivamente le tenute meccaniche T non à ̈ necessario smontare la girante o accedere alla stessa in quanto à ̈ sufficiente asportare il coperchio 70, il contro-coperchio 80 rimanendo bloccato nella propria posizione di ritegno della girante. Nel caso che sia invece necessario sostituire la girante ciò può avvenire in modo estremamente semplice disaccoppiando il giunto di trasmissione della presente invenzione secondo le modalità precedentemente descritte e rimuovendo quindi il contro-coperchio 80 insieme al coperchio porta-tenute 70 tramite le viti di collegamento al corpo pompa C.

Certamente i vantaggi associati al giunto di trasmissione per pompe centrifughe della presente invenzione rimangono tali anche in presenza di modifiche o in attuazione di differenti forme realizzative che possono essere previste senza uscire dal concetto inventivo del presente trovato. I mezzi di connessione e di trasmissione del moto tra il primo albero ed il secondo albero potrebbero essere diversi da quelli descritti. Per esempio i due alberi potrebbero essere entrambi provvisti di flange forate ed essere vincolati assialmente tramite tali flange e mezzi a vite. Le trasmissione del moto potrebbe avvenire tramite le tradizionali linguette o chiavette con le relative sedi ricavate in corrispondenza delle superfici coniche, oppure in porzioni cilindriche dei due alberi. Oltre alle superfici di accoppiamento coniche potrebbero essere previste superfici di accoppiamento cilindriche, lisce o corrispondentemente scanalate, per esempio tramite brocciature, in modo da realizzare anche la trasmissione del moto. La girante potrebbe essere vincolata al secondo albero con modalità diverse rispetto a quella descritta, sempre con mezzi di attacco di tipo tradizionale per esempio a flangia o con linguetta di trasmissione del moto. Il coperchio porta-tenute ed il relativo controcoperchio potrebbero essere sagomati in modo anche molto diverso da come descritto raffigurato, sempre nell’intento di permettere l’accesso alle tenute in modo molto semplice e senza dover smontare o accedere alla girante.

Queste ed altre varianti o modifiche potrebbero essere apportate al giunto di trasmissione per pompe centrifughe della presente invenzione, pur sempre rimanendo all’interno dell’ambito di protezione definito dalle rivendicazioni seguenti.

Claims (8)

1. RIVENDICAZIONI 1. Giunto di trasmissione (100) per pompe centrifughe (P), per la trasmissione del moto rotatorio da un albero motore (A) ad una girante (G), caratterizzato dal fatto di comprendere: - un primo albero (20) provvisto ad una estremità di un foro (21) per l’accoppiamento coassiale con detto albero motore (A) e mezzi di trasmissione del moto rotatorio da detto albero motore (A) a detto primo albero (20), e provvisto alla propria estremità opposta di una prima superficie conica (23) coassiale all’asse di detto primo albero (20); - un secondo albero (30) provvisto ad una estremità di una seconda superficie conica (33) coassiale all’asse di detto secondo albero (30) ed avente conicità sostanzialmente uguale alla conicità di detta prima superficie conica (23) per permettere l’accoppiamento di detto primo albero (20) con detto secondo albero (30), e provvisto alla propria estremità opposta di mezzi di collegamento, e relativa trasmissione del moto, con detta girante (G) di detta pompa centrifuga (P); - mezzi di collegamento smontabili di detto primo albero (20) con detto secondo albero (30) atti ad impedire il movimento assiale relativo tra detti primo (20) e secondo albero (30); e - mezzi di trasmissione del moto rotatorio da detto primo albero (20) a detto secondo albero (30).
2. 2. Giunto di trasmissione (100) per pompe centrifughe (P) secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che detti mezzi di trasmissione del moto rotatorio comprendono un disco di serraggio e trasmissione del moto (40) provvisto internamente di una apertura a profilo quadro (41) atta ad accoppiarsi con una porzione di detto secondo albero (30) avente un corrispondente profilo quadro (36), detto disco (40) essendo solidale a detto primo albero (20) grazie alla presenza di rispettivi fori (27, 42) per mezzi di collegamento a vite.
3. 3. Giunto di trasmissione (100) per pompe centrifughe (P) secondo la rivendicazione precedente caratterizzato dal fatto che detti mezzi di collegamento smontabile comprendono un elemento anulare (50) diametralmente tagliato in due parti (50a, 50b) e vincolato assialmente tra spallamenti (35) di detto secondo albero (30) e tra sedi (25) e cavità (43) di detto primo albero (20) e di detto disco (40).
4. 4. Giunto di trasmissione (100) per pompe centrifughe (P) secondo una delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto di comprendere un coperchio porta-tenute (70) vincolato in modalità amovibile ad un contro-coperchio (80) coassiale a detto coperchio porta-tenute (70) e vincolato a sua volta in modalità amovibile ad un corpo pompa (C), in modo tale che detto coperchio (70) e contro-coperchio (80) formano rispettivamente una porzione anulare interna ed una porzione anulare esterna di un coperchio<.>
5. 5. Giunto di trasmissione (100) per pompe centrifughe (P) secondo la rivendicazione precedente caratterizzato dal fatto che detto contro-coperchio (80) Ã ̈ vincolato a detto corpo pompa (C) tramite mezzi a vite.
6. 6. Giunto di trasmissione (100) per pompe centrifughe (P) secondo la rivendicazione 4 o 5 caratterizzato dal fatto che detto coperchio porta-tenute (70) Ã ̈ provvisto di almeno una sede per guarnizione (73) in corrispondenza di una superficie di accoppiamento con detto contro-coperchio (80).
7. 7. Giunto di trasmissione (100) per pompe centrifughe (P) secondo una delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che detti rispettivi fori (27, 42) ospitanti mezzi di collegamento a vite atti a vincolare detto disco (40) a detto primo albero (20) sono ubicati in posizione radiale esterna rispetto agli ingombri radiali di detto secondo albero (30) e delle rimanenti porzioni di detto primo albero (20), la zona di accoppiamento tra detto disco e detto primo albero (20) essendo assialmente ubicata in posizione sostanzialmente centrale ad un raccordo (R) tra detto corpo pompa (C) ed il motore (M)<.>
8. 8. Giunto di trasmissione (100) per pompe centrifughe (P) secondo una delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che detto secondo albero (30) comprende una sede (24) per un anello di tenuta (60) atto ad impedire passaggio di umidità o impurità verso detta prima superficie conica (23).