ITRM950568A1 - Pompa a mandata variabile comprendente un sistema di regolazione a fuoriuscita di fluido - Google Patents

Abstract

La pompa a stantuffo assiale presenta una pluralità di stantuffi e cilindri con una luce di fuoriuscita di fluido in ciascun pistone o stantuffo. Un manicotto regola la fuoriuscita dalla luce di fuoriuscita di fluido, e una bocca di entrata è ottenuta in ciascun cilindro, per mezzo di una valvola di ritenuta che comunica con l'alimentazione del fluido.(FIG. 1).

Description

2. Pompa a capacità variabile secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detta pluralità di pistoni e cilindri si spostano con moto alternativo lungo assi paralleli.

3. Pompa a capacità variabile secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che detti manicotti sono regolabili per quanto riguarda la loro posizione, per mezzo di un elemento di regolazione il quale può spostarsi lungo un asse parallelo all'asse del moto alternativo del pistone nel cilindro.

4. Pompa a capacità variabile secondo la rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che un sensore di posizione è associato a detto elemento di regolazione, per fornire un segnale che indica la posizione dell'elemento di regolazione rispetto al cilindro.

5. Pompa a capacità variabile secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detto manicotto è disposto in modo da coprire detta apertura di fuoriuscita o sfogo, quando il cilindro si trova in una posizione corrispondente alla capacità minima, mentre uno sfogo viene aperto solamente quando il cilindro si trova in una posizione corrispondente alla capacità massima.

6. Pompa a capacità variabile secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che l'alimentaziodi solito si utilizza una valvola idraulica nel cir cuito la quale regola la portata. Ciò significa tuttavia che il fluido sottopressione viene deviato e fatto passare attraverso una valvola di scarico della pressione, e ciò provoca un riscaldamento notevole del fluido idraulico e un aumento dell'energia consumata .

Le pompe idrauliche a capacità variabile utilizzano una variazione della corsa della pompa per ottenere diverse portate.

Di solito, ciò si ottiene mediante una piastra di sbattimento o spruzzo, la quale è regolabile attorno ad un asse che è trasversale rispetto all’asse di rotazione e la quale agisce sui pistoni per variare la loro corsa. Vengono anche utilizzati altri sistemi nei quali i pistoni sono collegati tramite giunti cardanici ad una testa rotante della pompa, e l'orientamento della testa rispetto ai pistoni può essere regolato. Benché tali pompe siano largamente utilizzate, la regolabilità di esse è complessa dal punto di vista meccanico ed esse sono difficili da regolare nel caso in cui le portate del fluido sono basse o irrilevanti.

Quindi, esiste la necessità di realizzare una pompa idraulica a mandata variabile, la quale elimina completamente o in parte i precedenti svantaggi e che è economica da produrre e presenta una meccanica semplice .

La presente invenzione si propone quindi di realizzare una pompa idraulica comprendente un pistone o stantuffo che si muove con moto alternativo all'interno di un cilindro. Il fluido viene alimentato all'interno del cilindro a partire da un'entrata e una luce di fuoriuscita del fluido è realizzata sul pistone. Un manicotto regolabile è montato sul cilindro e la sua posizione può essere regolata per coprire la luce di fuoriuscita quando il pistone si muove con moto alternativo nel cilindro. Variando la posizione nella quale la luce di fuoriuscita viene coperta, si può regolare l'estensione della corsa durante la quale del fluido a pressione elevata vie ne alimentato dal cilindro, consentendo la regolazione della portata della pompa.

Durante quel tratto di corsa nel quale la luce di fuoriuscita del fluido rimane scoperta, i fluido viene espulso dal cilindro in condizioni normali di bassa pressione

E' preferibile disporre una pluralità di pistoni attorno ad un asse, mentre la posizione dei manicotti viene regolata simultaneamente mediante un pistone di comando che agisce contemporaneamente sui manicotti.

Una forma dì esecuzione dell'invenzione verrà ora descritta a scopo esemplificativo solamente, facendo riferimento ai disegni annessi, in cui:

Fig. 1 è una vista laterale parzialmente in sezione di un dispositivo comprendente una pompa; e

Fig. 2 è una vista su scala ingrandita di alcuni elementi della pompa mostrati in Fig. 1.

Facendo quindi riferimento alla Fig. 1, la pompa com plessivamente indicata dal numero 10, presenta un blocco cilindrico 12 e un carter o scatola 13 dei mezzi di azionamento. Il blocco 12 è formato da un numero di cilindri 14 disposti su un cerchio attorno ad un asse centrale indicato da 16. I cilindri 14 sono collegati mediante passaggi interni o tunnel 18 a un'uscita 20. Ciascun cilindro 14 3 costituito da una boccola cilindrica 15 la quale è disposta in un foro 17 all'interno del blocco 12.

Un pistone o stantuffo 22 è alloggiato in modo scorrevole all'interno di ciascun cilindro 14 in modo da spostarsi con moto alternativo parallelamente all'as se 16. I pistoni o stantuffi 22 sono supportati in modo scorrevole mediante un divisorio 24 e vengono spostati con moto alternativo per mezzo di un dispositivo di azionamento 26. Il dispositivo di azionamento 26 comprende un albero a gomiti 28 con un albero di comando 30 collegato ad un motore (non mostrato). L’albero a gomiti 28 presenta una faccia di azionamento inclinata o obliqua 32 la quale sostiene un anello di supporto 34 che sostiene a sua volta un rotore stazionario a disco oscillante 36. Il rotore a disco oscillante 36 si impegna con delle punterie 38 sostenute dai pistoni 22, in modo tale che quando l'albero di comando 30 ruota, i pistoni o stantuffi 22 si spostano in avanti e all'indietro all'interno dei cilindri.

Il fluido idraulico viene alimentato attraverso una luce 40 e attraverso condotti interni, sino a un tunnel o passaggio 42 realizzato all'interno della scatola 13, contigua al blocco cilindrico 12. Il tunnel o passaggio 42 comunica con un foro trasversale 44 realizzato sul pistone 22 e che comunica con un passaggio o tunnel di alimentazione 46, il quale si estende in direzione assiale lungo il pistone 22. Il pistone 22 comprende un allargamento cilindrico 48 di estremità del foro, ottenuto mediante un manicotto interno 49 che si estende verso il tunnel o passaggio di alimentazione 46 e che comprende una valvola di ritenuta 50 disposta all'estremità opposta. La valvola di ritenuta 50 comprende una sede anulare 52 e un elemento di valvola a disco 54 che viene spinto contro la sede 52 per mezzo di una molla 56. La molla 56 viene trattenuta da un anello ela etico 58 in modo tale che il fluido introdotto attra verso il foro trasversale 44 e il condotto di alimen tazione 46, può passare oltre il disco 54 e entrare nel cilindro 14.

Il flusso a partire dal cilindro 14 verso il condotto di alimentazione 18, è regolato dalla valvola di ritenuta 60.

Il pistone 22 viene sollecitato dalla molla 62 in modo da allontanarsi dal condotto 18, detta molla agendo tra il divisorio 24 e il disco di ritenuta 64. Il disco 64 è fissato per mezzo di un collare separato 66 a un'asta di comando 68 che costituisce un'estensione del pistone 22. L'asta 68 fa battuta contro una superficie interna 70 della punteria 38. La punteria 38 è supportata in modo scorrevole, sulla sua superficie esterna radiale 72, all'interno di un foro 74 della scatola o carter 13. La testa della punteria 38 è conica in modo da realizzare una linea di contatto con il rotore a disco oscillante 36.

Come evidenziato in Fig. 2, il pistone 22 comprende dei condotti 80 che si estendono radialmente e che realizzano un passaggio di fuoriuscita del fluido idraulico dal cilindro 14.

I condotti 80 sono disposti lungo una circonferenza attorno al pistone 22. Un manicotto anulare 82 è mon tato su ciascun pistone o stantuffo 22 e una gola 84 orientata verso l'esterno è prevista sul suo perimetro circolare. La gola 84 si impegna con un disco radiale 86 di un elemento di regolazione della corsa il quale complessivamente è indicato da 88 e che com prende un pistone di regolazione 90 che si estende dal disco 86 e passa all'interno del cilindro di regolazione 92. La pressione di regolazione viene alimentata nel cilindro di regolazione 92 attraverso un condotto di regolazione 94, e l'elemento di regolazione 88 viene spinto dalla molla 96 in modo da rendere minimo il volume della camera 92.

Un'asta di indicazione 98 sporge dallo stantuffo di regolazione 90 e penetra in un foro della scatola 13. L'asta 98 sostiene un inserto magnetico 100 che coopera con un sensore a effetto Hall 102 per inviare un segnale di reazione di posizione che è indicativo della posizione dell'elemento 90. La pressione alimentata al cilindro di comando 92 viene modulata mediante una valvola proporzionale di regolazione della pressione 104 la quale riceve il segnale di comando e regolazione da un modulo elettronico di comando 106.

Il modulo 106 è disposto in un alloggiamento 108 collegato al blocco cilindrico 12 e riceve i segnali interni di regolazione dal sensore di posizione 98 e i segnali di comando e regolazione esterni per mezzo dell'accoppiamento 110. Il modulo 106 invia anche un segnale di comando alla valvola 104.

Durante il funzionamento, la rotazione dell'albero di comando 30 provoca il moto alternativo dei pistoni o stantuffi 22 all'interno dei cilindri 14. Mentre i pistoni 22 si spostano riducendo il volume del cilindro 14, il fluido viene espulso attraverso il condotto di fuoriuscita 80 sino al pozzetto. La valvola di ritenuta 60 impedisce il flusso verso il con dotto di alimentazione 18, sino a quando una pressio ne sufficiente viene generata all'interno del cilindro 14, tale da spostare la valvola di ritenuta. Mentre il pistone 22 si sposta all'interno del cilin dro 14, il condotto di fuoriuscita giunge all'interno del manicotto 82 impedendo un ulteriore flusso attraverso il condotto radiale 80. L'ulteriore spostamento del pistone 22 verso l'interno, provoca l'aumento della pressione nel cilindro 14 e il fluì do viene alimentato al condotto 18. Quando la corsa del pistone viene invertita, la valvola di ritenuta 60 impedisce un flusso di ritorno dal condotto 18, e la valvola di ritenuta 50 si apre per consentire il flusso dal tunnel o passaggio di alimentazione 40 attraverso il foro trasversale 44 e verso il condotto di alimentazione 46 sino all'interno del foro 48. Si noterà che la valvola di ritenuta 50 può aprirsi immediatamente quando la pressione nel cilindro 14 si abbassa al disotto di quella del tunnel di alimen tazione, cioè immediatamente quando la corsa viene invertita. Ciò mette a disposizione un periodo massimo nel quale il cilindro viene riempito con il fluido e impedisce che si stabilisca una pressione negativa sul cilindro 14. Il fluido viene alimentato ai cilindri 14 dall'interno della scatola o carter 13, in modo tale che il fluido alimentato è immediatamente disponibile.

L'istante nel quale il manicotto 82 chiude il condot to di alimentazione 80 viene determinato dalla posizione dell'elemento di regolazione 90. L'entrata del fluido sottopressione attraverso il condotto di regolazione 94 sino alla camera 92 provoca lo spostamento assiale dell'elemento di regolazione 90, in modo da spostare il manicotto 82 nella direzione assiale lungo il pistone 22. La pressione all'interno del condotto 94 viene regolata dalla valvola 104 in risposta ai segnali di comando e regolazione elaborati dal modulo di comando 106. Mentre il manicotto 82 viene spostato contro la forza della molla 96 ver so il blocco cilindrico 12, il condotto di fuoriuscì ta 80 viene chiuso con ritardo durante tale corsa, provocando un volume ridotto di fluido che viene spo stato verso il condotto di alimentazione 18 per eia scuna corsa del pistone. Nella posizione indicata dalla linea continua mostrata in Fig. 2, il manicotto 82 si trova nella posizione di spostamento massimo, mentre la posizione di spostamento minimo è indi cata dalla linea tratteggiata.

Mediante tale disposizione mostrata nelle figure il fluido in sovrappiù viene fatto fuoriuscire con una pressione bassa, impedendo il surriscaldamento del fluido e un consumo eccessivo di energia. Le forze radiali che vengono trasmesse al pistone dall'albero a gomiti vengono assorbite dai cuscinetti disposti nel punto indicato da 72, all'interno della scatola 13, consentendo un movimento di scorrimento libero dei pistoni 22. La capacità della pompa 10 è indicata dal sensore di posizione 100, e consente una fles sibilità di comando della pompa 10. La regolazione della portata o mandata della pompa 10, può essere ottenuta mediante il monitoraggio del segnale proveniente dal sensore 102 e mediante la regolazione del manicotto 82 in modo da mantenere il valore prefissato tramite il sensore 102.

La regolazione della pressione può essere ottenuta tramite il monitoraggio della pressione di fluido attraverso l'alimentazione 20, e mediante la regolazione della pressione di regolazione all'interno del la camera 92, in modo da mantenere una portata massi ma senza superare il limite di pressione.

Combinando le due funzioni di regolazione, si può ot tenere il controllo della potenza in termini di cavalli vapore, utilizzando il modulo 106, regolando la pressione oppure la portata, e variando il secondo parametro in modo da limitare la potenza assorbita.

In ciascun caso, la posizione del manicotto 82 può essere regolata per controllare in modo preciso la portata, il flusso in eccesso essendo scaricato a pressioni basse. La regolazione dello spostamento viene effettuata indipendentemente dai carichi meccanici sui mezzi di azionamento, in modo da permettere una regolazione più precisa a condizioni operative molto diverse. I pistoni 22 vengono supportati all'interno del blocco 12 e dal divisorio 24, mentre i carichi radiali vengono assorbiti dalla parete del foro 74.

Il fluido a bassa pressione viene fatto circolare attraverso l'alloggiamento della pompa favorendo il raffreddamento della pompa stessa.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI 1. Pompa idraulica a capacità variabile, comprendente una pluralità di pistoni che si spostano con moto alternativo all'interno di un rispettivo cilindro, ciascun cilindro presentando un'entrata che comprende una valvola di ritenuta disposta tra un'alimentazione di fluido e detto cilindro, la quale è azionabile per impedire il flusso di fluido da detto cilin dro e per alimentare il fluido al cilindro stesso, ciascun cilindro comprendendo inoltre un'uscita che alimenta il fluido proveniente da ciascun cilindro verso il consumatore, una luce di sfogo o fuoriuscita in ciascuno di detti pistoni, la quale serve ad aprire uno sfogo per il fluido contenuto in ciascuno di detti cilindri durante il moto alternativo di det to pistone, e un manicotto montato in modo scorrevo le su detto pistone, che coopera con la luce di fuoriuscita del fluido per controllare la fuoriuscita di fluido da detto cilindro, la posizione di detti manicotti essendo regolabile simultaneamente rispetto a ciascuno di detti cilindri, in modo da variare il tratto della corsa del pistone durante il quale la luce di fuoriuscita o sfogo è coperta dal manicot to, in modo da variare il volume di fluido erogato a detta uscita. ne del fluido avviene all'interno di una scatola di alloggiamento che contiene detti cilindri. 7. Pompa a capacità variabile secondo la rivendicazione 6, caratterizzata dal fatto che detta valvola di ritenuta è disposta all'interno di ciascun pistone . 8. Pompa a capacità variabile secondo la rivendicazione 7, caratterizzata dal fatto che detta valvola di ritenuta è disposta in un condotto assiale all'in terno di detto cilindro, mentre il fluido viene alimentato al cilindro attraverso luci radiali del pistone . 9. Pompa a capacità variabile secondo la rivendicazione 8, caratterizzata dal fatto che dette luci radiali comunicano con l'interno di detta scatola di alloggiamento .