ITTO20080918A1 - Compressore compatto perfezionato ad alimentazione dc ad alte prestazioni e kit per la riparazione e il gonfiaggio di articoli gonfiabili provvisto di tale compressore - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

del brevetto per invenzione industriale dal titolo:

“COMPRESSORE COMPATTO PERFEZIONATO AD ALIMENTAZIONE DC AD ALTE PRESTAZIONI E KIT PER LA RIPARAZIONE E IL GONFIAGGIO DI ARTICOLI GONFIABILI PROVVISTO DI TALE COMPRESSORE”

La presente invenzione è relativa a un compressore a palette alimentato a corrente continua o DC, perfezionato per un kit per la riparazione e il gonfiaggio di articoli gonfiabili, in particolare per pneumatici e a un kit comprendente tale compressore; tale sistema compressore si rivolge anche, in modo non limitativo, a sistemi alimentati 12V adottabili per le più svariate applicazioni in veicoli a due e/o quattro ruote, piuttosto che in applicazioni hobbistiche e/o laddove è richiesto un compressore a basso impatto acustico, che possa essere utilizzato con rete DC e che debba fornire pressioni in un range ampio da 1 a 10 Bar con assorbimenti di corrente bassi da 7 a 30 Ampere.

In particolare, un kit per la riparazione e il gonfiaggio di pneumatici è preferibilmente compatto per essere manovrato agevolmente da ogni tipologia di utenti e poco rumoroso.

Inoltre, una elevata pressione di mandata consente di gonfiare velocemente uno pneumatico anche di un veicolo commerciale e non solo di un’autovettura o di una motocicletta. Tuttavia, tale pressione non deve impattare negativamente sulle dimensioni del kit per quanto sopra detto e neppure sul consumo di corrente elettrica per evitare un carico eccessivo sull’impianto elettrico dell’autoveicolo. Infatti, un consumo eccessivo di energia elettrica potrebbe scaricare la batteria e diminuire pertanto, almeno temporaneamente, l’affidabilità dei sistemi di bordo dell’autoveicolo, inoltre la rete elettrica dei veicoli è concepita a basso amperaggio, quindi i sistemi ad essa applicati devono poter lavorare efficientemente anch’ essi a basso amperaggio.

Inoltre, è sentita l’esigenza di realizzare compressori di semplice costruzione, con un limitato numero di pezzi, con caratteristiche tali da soddisfare nuove esigenze del mercato automobilistico in evoluzione di tecnologie a basso costo e pertanto con un basso costo di produzione; un compressore a palette miniaturizzato per aria compressa, oggi non presente nell’utilizzo automobilistico avente caratteristiche di funzionamento al di sopra del tipico compressore di tipo alternativo, potrebbe costituire un grande vantaggio in termini di prestazioni, silenziosità ed applicazione.

Le difficoltà più evidenti da superare nella miniaturizzazione di tale compressore a basso costo e che dovrà necessariamente lavorare senza lubrificazione, sono sostanzialmente:

1) I materiali da adottare che dovranno essere a basso impatto di attrito e ad un sufficiente gradiente di temperatura.

2) La tenuta tra i componenti assemblati, in particolare tra il rotore e lo statore e tra le palette ed il rotore e quindi tra le palette e lo statore, dovrà essere la massima possibile.

3) L’ efficienza idraulica dell’ aria in ingresso e dell’ aria in pressione dovrà risultare sufficientemente elevata tale da limitare i ricircoli di “aria parassita” all’ interno del compressore.

Le esigenze sopra specificate sono riferibili e possono diventare con successo caratteristiche al settore dei kit per la riparazione e il gonfiaggio degli articoli gonfiabili e possono essere anche con altre applicazioni.

Lo scopo della presente invenzione è di realizzare un compressore a palette in grado di soddisfare almeno in parte le esigenze sopra specificate.

Lo scopo della presente invenzione è raggiunto tramite un compressore a palette secondo la rivendicazione 1.

Per una migliore comprensione della presente invenzione viene ora descritta una forma di realizzazione preferita, a puro titolo di esempio non limitativo, con riferimento ai disegni allegati in cui:

- la figura 1 è una vista prospettica di un kit in cui può essere montato un compressore secondo la presente invenzione;

- la figura 2 è una sezione lungo un piano assiale di un compressore a palette secondo la presente invenzione;

- la figura 3 è una sezione del compressore secondo la presente invenzione lungo la linea III-III di figura 2;

- la figura 4 è una sezione longitudinale di un componente del compressore di figura 2;

- la figura 5 è una sezione secondo la linea V-V di figura 4;

- la figura 6 è una sezione secondo la linea Vi-VI di figura 4; e

- la figura 7 riporta grafici delle prestazioni di un compressore secondo la presente invenzione.

Con riferimento alla figura 1 è indicato con 1 nel suo insieme un kit per la riparazione e il gonfiaggio di articoli gonfiabili, cioè un’applicazione esemplificativa ma non limitativa della presente invenzione. Il kit 1 comprende un involucro esterno 2, un gruppo compressore (descritto in maggiore dettaglio nel seguito) alloggiato nell’involucro esterno 2 e un gruppo contenitore 3 collegato in modo rilasciabile al gruppo compressore C. Ad esempio il collegamento rilasciabile viene realizzato secondo quanto descritto e illustrato nella domanda di brevetto internazionale WO-A1-2008001179 depositato a nome dello stesso richiedente.

In particolare, l’involucro esterno 2 comprende una porzione 4 sostanzialmente parallelepipeda per alloggiare il detto gruppo compressore e una porzione aggettante 5 uscente frontalmente dalla porzione 4 per definire una sede atta ad alloggiare almeno parzialmente il gruppo contenitore 3.

Il gruppo contenitore 3 contiene un liquido sigillante per riparare un foro in uno pneumatico e comprende una bottiglia 6 in uso capovolta e un tubo flessibile 7 collegato alla bottiglia 6 per addurre il liquido sigillante nello pneumatico.

Il kit 1 comprende inoltre un secondo tubo flessibile 8 collegato direttamente al gruppo compressore per regolare la pressione dello pneumatico senza iniettare il liquido sigillante. Il kit 1 comprende inoltre mezzi di controllo per selezionare una modalità di riparazione in cui il tubo flessibile 7 e la bottiglia 6 sono collegati al gruppo compressore e una modalità di regolazione della pressione in cui il tubo flessibile 8 è collegato al gruppo compressore. Ad esempio, i mezzi di controllo comprendono una valvola 12 commutabile tramite una manopola 9 disposta sull’involucro 2 e avente due uscite rispettivamente collegate al gruppo contenitore 3 e al tubo flessibile 8. Il kit 1 comprende inoltre una spina di alimentazione 10 per alimentare un motore elettrico DC, cioè a corrente continua (non illustrato), del gruppo compressore tramite l’impianto elettrico di bordo di un autoveicolo e un interruttore 11 per accendere il gruppo compressore.

Secondo la presente invenzione, il gruppo compressore comprende inoltre un compressore rotativo a palette 13 per generare un flusso di aria compressa da inviare allo pneumatico o tramite la bottiglia 6 e il tubo flessibile 7 durante una riparazione oppure tramite il tubo flessibile 8 per un semplice controllo della pressione.

In particolare, il compressore 13 comprende un corpo pompa 14 cilindrico definente una cavità 15, un rotore 16 alloggiato nella cavità 15 e un albero di ingresso 17 di asse A azionato dal motore elettrico e collegato al rotore 16.

Il corpo pompa 14 comprende un blocco centrale 18 definente la cavità 15 e una coppia di flange 19, 20 fissate da parti laterali opposte al blocco centrale 18. Le flange 19, 20 sono angolarmente riferite rispetto al blocco 18 tramite una pluralità di spine P e rispettivi anelli di tenuta G sono interposti per sigillare la camera 15.

L’albero di ingresso 17 presenta una porzione aggettante 21 uscente dalla flangia 19 e collegata al rotore 16 almeno in modo rigido alla rotazione. Da parte longitudinalmente opposta della porzione aggettante 21 rispetto al rotore 16, l’albero di ingresso 17 comprende un perno 23 supportato radialmente dalla flangia 20 tramite un cuscinetto 24. Analogamente, la porzione aggettante 21 è supportata radialmente dalla flangia 19 su un cuscinetto 25. Preferibilmente, il rotore 16, la porzione aggettante 21 e il perno 23 sono realizzate in un unico corpo.

Come illustrato in figura 3, il compressore 13 definisce una porta di aspirazione 25 e una porta di mandata 26 collegate fluidicamente alla camera 15 attraverso le quali fluisce una porta di aria compressa generata quando il rotore è condotto in rotazione. A tale scopo, il compressore 1 comprende una pluralità di palette 27, ad esempio quattro, alloggiate scorrevolmente in rispettive sedi 28 angolarmente equidistanziate e definite dal rotore 16. Preferibilmente, le sedi 28 sono disposte lungo porzioni di corde della sezione trasversale del rotore 16 e non, secondo questo esempio realizzativo e non in modo limitativo, in direzione radiale. Ad esempio, le sedi 28 si protendono oltre il centro geometrico della sezione trasversale del rotore 16 rispetto alla direzione definita da un raggio parallelo alla direzione di scorrimento della paletta 27 nella rispettiva sede 28.

Secondo la presente invenzione, l’ingresso dell’aria è favorito dal fatto che la porta di aspirazione è realizzata dalla combinazione di una foro 29 passante e un’asola 30 comunicante con il foro 29 e avente un’estensione superiore a quella del foro in direzione tangenziale. In particolare, l’asola 30 presenta uno spessore inferiore a quello della flangia 20.

Preferibilmente, la dimensione dell’asola 30, la posizione della porta di mandata 26 e la distanza angolare fra due palette 27 consecutive sono tali che, l’asola 30 non è collegata fluidicamente alla mandata 26 in nessuna posizione angolare del rotore. Ovvero, in qualsiasi posizione angolare del rotore 16 c’è almeno una paletta 16 interposta fra la porta di aspirazione 25 e la porta di mandata 26. Preferibilmente, come illustrato in figura 3, le palette 27 interposte fra porta di aspirazione 25 e mandata 26 sono o 1 o 2.

In figura 4 è illustrata una valvola di non ritorno 31 disposta in serie fra la cavità 15 e la porta di mandata 26. In particolare, la valvola di non ritorno 31 comprende un inserto anulare 32 avvitato in un apposito foro radiale 33 definito dal blocco centrale 18, un corpo tubolare 34 avente un gambo filettato 35 avvitato nel foro radiale 33 fino ad arrivare in battuta contro l’inserto anulare 32 e un disco mobile D in una sede 36 definita fra l’inserto anulare 32 e il gambo filettato 35.

In particolare (figura 4), l’inserto anulare 32 comprende una flangia filettata 37 che si impegna nel foro radiale 33 e una porzione tubolare 38 uscente assialmente dalla flangia filettata 37. Il gambo filettato 35 definisce una sede sagomata S per alloggiare interamente la porzione tubolare 38. Secondo la presente invenzione, la sede sagomata presenta una pluralità di condotti 39 fluidicamente collegati con la porta di mandata 26 e con un passaggio 40 definito dall’inserto anulare 31. Preferibilmente, la porta di mandata 26 è definita da un foro preferibilmente cilindrico avente un asse B e i condotti 39 sono rettilinei e presentano una posizione e un raggio tale che la superfciie geometrica definita dalle rispettive pareti laterali interferisce con la superficie geometria definita dalla parete laterale della porta di mandata 26. In questo modo sono definite una pluralità di finestre 41 che mettono in comunicazione la porta 36 ai condotti 39.

Lungo la direzione dell’asse B, la sede sagomata S per la porzione tubolare 38 presenta una profondità superiore rispetto all’altezza della porzione tubolare 38 stessa. In questo modo, la sede 36 per il disco mobile D viene delimitata fra una faccia di testa 42 della sede sagomata S e una faccia di estremità 43 della porzione tubolare 38. Inoltre, la porzione tubolare 38 presenta un diametro inferiore rispetto a quello della più grande circonferenza tangente a tutti i condotti 39 in modo che, quando il disco D è sollevato, la porta 26 sia fluidicamente collegata alla cavità 15.

Secondo una forma di realizzazione preferita della presente invenzione, almeno il corpo pompa 14 e le palette 27 sono realizzate in un materiale non metallico ad elevata resistenza all’usura, con elevate caratteristiche di nonattrito e con buone caratteristiche di lavorabilità tramite stampaggio e/o tramite asportazione di truciolo, come la carbon-grafite. In generale altri materiali stampabili e aventi una densità inferiore a quella dei materiali metallici possono essere impiegati anche per la realizzazione del valvola di non ritorno 31.

A titolo di esempio realizzativo, non limitativo dell’applicazione riferita la figura 7 illustra la portata e il consumo di energia per un compressore secondo la presente invenzione in cui il diametro della cavità 15 è di 30 mm, il diametro del rotore 16 è 23 mm e il numero di palette è 4. Più in generale, il diametro della cavità 15 è inferiore a 50 mm, preferibilmente inferiore a 40 mm.

Come è possibile notare, i consumi sono ridotti rispetto alle portate generate e le dimensioni sono compatte.

In particolare, la portata è elevata poiché le fughe sono minime grazie anche e sostanzialmente alla conformazione della valvola di non ritorno 31 e alla posizione angolare dell’asola 31 rispetto alla porta di mandata 26. Inoltre, l’asola 31 posizionata convenientemente in funzione del punto di lavoro scelto in funzione del numero di giri del rotore, dimensione del compressore e rapporto tra rotore e statore, facilita l’ingresso dell’aria e migliora il coefficiente di riempimento delle camere a volume variabile del compressore 1.

Risulta infine chiaro che al compressore qui descritto e illustrato possono essere apportate modifiche e varianti senza per questo uscire dall’ambito di tutela come definito dalle rivendicazioni allegate.

Ad esempio, il numero di palette 27 può variare da un minimo di due a un massimo di sei.

Preferibilmente, il compressore 13 è non lubrificato, cioè funziona o a secco oppure in seguito a una leggera lubrificazione iniziale eseguita durante la produzione. In altre parole il compressore 1 non prevede un circuito di lubrificazione e aspira aria non trattata proveniente dall’ambiente esterno.

Claims (8)

1. RIVENDICAZIONI 1. Compressore rotativo a palette (1) non lubrificato avente una portata massima compresa tra 10 e 70 litri al minuto comprendente un corpo pompa (14) definente una camera (15), un rotore (16) avente un corpo cilindrico alloggiato all’interno della detta camera (15), una pluralità di palette (27), una porta d’ingresso (25) e una porta di mandata (26) collegate alla detta camera (15), caratterizzato da una valvola di non ritorno (31) innestata sulla detta porta di mandata (26).
2. 2. Compressore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di comprendere un blocco (18) definente la detta cavità (15), una prima e una seconda flangia (19, 20) collegate da parti opposte del detto blocco (18), in cui almeno tre fra i detti blocco (18), prima e seconda flangia (19, 20), rotore (16) e una pluralità di palette (27) sono costituite in un materiale non metallico antifrizione.
3. 3. Compressore secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che il detto materiale non metallico è stampabile e lavorabile per asportazione di truciolo.
4. 4. Compressore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che la detta porta di aspirazione (25), la detta porta di mandata (26) e le dette palette (27) sono configurati in modo tale che almeno una paletta (27) sia angolarmente interposta fra la detta porta di aspirazione (25) e la detta porta di mandata (26) per ogni posizione del detto rotore (16).
5. 5. Compressore secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che il rapporto fra il diametro del detto corpo cilindrico e la dimensione massima della detta camera (15) in una direzione perpendicolare ad un asse (A) di rotazione del detto rotore (16) è compreso fra 0.6 e 0.9.
6. 6. Compressore secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che il diametro massimo della detta cavità (15) è di 50 mm.
7. 7. Gruppo compressore comprendente un motore a correte continua con un consumo massimo compreso fra 5 e 25 Ampere.
8. 8. Kit per la riparazione e il gonfiaggio di articoli gonfiabili comprendente un compressore o un gruppo compressore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti.