ITTO20110457A1 - Gruppo motocompressore e relativo procedimento di regolazione - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

"Gruppo motocompressore e relativo procedimento di regolazione"

TESTO DELLA DESCRIZIONE

Campo dell'invenzione

La presente invenzione si riferisce a un gruppo motocompressore e a un relativo procedimento di regolazione .

Descrizione della tecnica nota e problema tecnico generale

I gruppi motocompressori, in particolare quelli di tipo semovente, trovano largo impiego in vari settori produttivi grazie alla loro versatilità, alla loro facile trasportabilità e alla possibilità, da essi offerta, di avere una sorgente di aria compressa disponibile in qualsivoglia situazione.

Tuttavia, a fronte degli indubbi vantaggi comuni ai gruppi motocompressori di tipo noto persistono diversi problemi tecnici che non si possono considerare risolti. Uno dei più importanti à ̈ quello dell'energia spesa per l'azionamento del compressore quando non vi sia richiesta di portata d'aria da parte di un'utenza connessa al gruppo motocompressore .

I dispositivi di tipo noto generalmente comprendono un compressore trascinato in rotazione da un motore primo, tipicamente un motore a combustione interna, e atto all'invio di aria a un serbatoio in comunicazione di fluido con un manicotto per il collegamento a un'utenza. Sul serbatoio à ̈ solitamente installato un gruppo di pilotaggio predisposto per gestire l'avviamento del gruppo motocompressore e predisposto inoltre per regolare il motore primo mediante un dispositivo di regolazione, di preferenza di tipo pneumatico.

In generale, superata la fase di avviamento, nei gruppi motocompressori di tipo noto la velocità di rotazione del motore a combustione interna viene incrementata al fine di raggiungere rapidamente, all'interno del serbatoio, un valore di pressione di soglia, tipicamente corrispondente a una pressione di taratura del gruppo motocompressore, superiore alla pressione di esercizio. Quando non vi à ̈ prelievo di aria compressa la velocità di rotazione del motore a combustione interna viene quindi ridotta fino ad un valore di velocità di rotazione minimo per mantenere la suddetta pressione di taratura all'interno del serbatoio.

È evidente che tale procedimento di regolazione à ̈ piuttosto dispendioso dal punto di vista energetico poiché il motore a combustione interna lavora in un punto di funzionamento caratterizzato da una bassa velocità di rotazione e un alto carico dovuto al trascinamento del compressore in presenza di una pressione di mandata di molto superiore a quella atmosferica a cui avviene l'aspirazione di aria.

Ciò risulta quindi in un elevato consumo di combustibile che incide in misura non trascurabile sui costi di esercizio del gruppo motocompressore. Inoltre, si tratta di un dispendio di risorse non completamente giustificabile poiché sostanzialmente il compressore lavora con una pressione di mandata troppo elevata per il funzionamento in assenza di richiesta di portata da parte di un'utenza.

Scopo dell'invenzione

Scopo della presente invenzione à ̈ quello di superare i problemi tecnici precedentemente descritti. In particolare, lo scopo dell'invenzione à ̈ quello di ridurre i consumi di combustibile e quindi i costi di esercizio di un gruppo motocompressore negli intervalli di funzionamento durante i quali non vi à ̈ richiesta di portata d'aria da parte dì un'utenza .

Sintesi dell'invenzione

Lo scopo dell'invenzione à ̈ raggiunto da un gruppo motocompressore e un relativo procedimento di regolazione aventi le caratteristiche formanti oggetto delle rivendicazioni che seguono, le quali formano parte integrante dell'insegnamento tecnico qui somministrato in relazione all'invenzione.

Breve descrizione delle figure

L'invenzione verrà ora descritta con riferimento alle figure annesse, date a puro titolo di esempio non limitativo, in cui:

- la figura 1 Ã ̈ una vista di assieme di un gruppo motocompressore e della sua struttura interna,

- la figura 2 Ã ̈ una vista schematica di un gruppo motocompressore di tipo noto, e

- la figura 3 Ã ̈ una vista schematica di un gruppo motocompressore in base a varie forme di esecuzione dell'invenzione .

Descrizione dettagliata dell'invenzione

Con riferimento alla figura 1, il numero di riferimento 1 indica nel complesso un gruppo motocompressore comprendente un compressore 2, particolarmente del tipo a vite e un motore primo 4, preferibilmente del tipo a combustione interna, il quale à ̈ operativamente connesso a un dispositivo di regolazione 5, à ̈ accoppiato al compressore 2 ed à ̈ predisposto per azionare quest'ultimo in rotazione. In una forma di esecuzione preferita in cui il motore primo 4 à ̈ del tipo a combustione interna il dispositivo dì regolazione 5 à ̈ dì preferenza di tipo pneumatico e comprende un elemento mobile o una membrana operativamente connessi a uno stelo o a un analogo elemento attuatore che sviluppa la propria azione su un dispositivo di regolazione di coppia del motore primo (una valvola a farfalla nel caso di motore ad accensione comandata o un elemento di regolazione della portata di combustibile nel caso di motore ad accensione per compressione) .

Il gruppo motocompressore 1 comprende inoltre un serbatoio 6 atto a contenere un fluido di lavoro del compressore 2 - particolarmente aria - e in comunicazione di fluido con una bocca di mandata di esso, e un gruppo di pilotaggio 7 operativamente associato al serbatoio 6 e predisposto per l'azionamento e il controllo del dispositivo di regolazione 5. I componenti citati, così come altri che verranno nel seguito menzionati sono di preferenza racchiusi entro un involucro C e montati su un telaio F supportato da ruote W.

Con riferimento alla figura 2, il compressore 2 comprende inoltre una bocca di aspirazione 8 in corrispondenza della quale à ̈ montato un gruppo regolatore di portata 10, a monte del quale à ̈ a sua volta installato un filtro 12. Il gruppo regolatore di portata 10 à ̈ di preferenza del tipo a piattello, e in una forma di esecuzione preferita comprende un piattello IOa atto a parzializzare la sezione di passaggio della bocca di aspirazione 8 e mobile rispetto a un contro-piattello 10b a sua volta mobile - in modo assimilabile a uno stantuffo -in una camera di pilotaggio C, confinata e isolata rispetto alla bocca di aspirazione 8. Il piattello IOa à ̈ inoltre sopportato elasticamente rispetto al piattello 10b mediante un elemento elastico 10c, che ha la funzione di mantenere il piattello IOa in battuta contro la bocca di aspirazione 8, occludendola, quando il gruppo motocompressore 2 à ̈ spento.

Il piattello 10, come risulterò più chiaro in seguito, à ̈ comandabile per variare il grado di parzializzazione dell'area di passaggio per il fluido in corrispondenza della bocca di aspirazione 8. Naturalmente, altre soluzioni sono possibili (ad esempio una valvola a farfalla). Il gruppo regolatore di portata 10 à ̈ inoltre operativamente connesso al gruppo di pilotaggio 7 che ne governa il funzionamento.

Con riferimento alla figura 2, verranno ora ulteriormente dettagliati la struttura e i collegamenti fra i componenti di un gruppo motocompressore 1 di tipo noto.

Il compressore 2 comprende una bocca di ammissione olio 14 alla quale affluisce olio attraverso un canale di mandata 16. Una bocca di mandata 18 del compressore 2 Ã ̈ in comunicazione di fluido tramite un condotto 20 con una bocca di ingresso 22 del serbatoio 6.

Sul serbatoio 6 à ̈ inoltre provvista una bocca di scarico olio 24 dalla quale parte un condotto di ritorno 26 che porta l'olio a un radiatore (non illustrato) al quale à ̈ idraulicamente connesso anche il condotto 16, definendo in tal modo un circuito chiuso in cui circola olio.

Per quanto riguarda il gruppo di pilotaggio 7, questo comprende:

- un'elettrovalvola di avviamento 30,

- una valvola di massima pressione 32, e

- una valvola di minima pressione 34.

Le valvole 30, 32, 34 sono in comunicazione di fluido con l'interno del serbatoio 6 e comprendono rispettive linee di potenza e linee di pilotaggio. I termini "linea di potenza" e "linea di pilotaggio" sono utilizzati per distinguere le connessioni di fluido in base alla portata da esse smaltita, che ne determina peraltro la funzione. In particolare viene definita "linea di potenza" una linea in cui scorre fluido con portata di entità apprezzabile se rapportata ai valori di portata circolanti nelle varie sezioni di un impianto, mentre viene definita "linea di pilotaggio" una linea in cui il fluido ha portata trascurabile rispetto a quella circolante nelle linee di potenza e che ha unicamente la funzione di trasferire un segnale di pressione su una superficie di influenza, ad esempio di un attuatore o di un elemento mobile di una valvola.

Nella forma di esecuzione qui considerata:

- dall'elettrovalvola 30 si diramano una prima e una seconda linea di pilotaggio 36, 38, in cui la prima linea di pilotaggio 36 comprende una prima valvola unidirezionale 36a su di essa disposta e sfocia nel gruppo regolatore di portata 10 a monte di una seconda valvola unidirezionale 36b mentre la seconda linea di pilotaggio 38 Ã ̈ collegata alla valvola di minima pressione 34; con riferimento inoltre alla forma di esecuzione preferita qui illustrata la linea di pilotaggio 36 sfocia nella camera di pilotaggio C per l'azionamento del contro-piattello 10b e del piattello IOa,

- la valvola di massima pressione 32 comprende una prima linea di scarico 40 (funzionalmente una linea di potenza) e una terza linea di pilotaggio 42 sfocianti, rispettivamente, a monte del filtro 12 e nel gruppo regolatore di portata 10 mediante confluenza sulla linea 36 a monte della valvola 36b, e

- una quarta linea di pilotaggio 44 Ã ̈ connessa in derivazione rispetto alle linee 42, 36 e sfocia nel dispositivo di regolazione 5 del motore primo 4.

Inoltre, la prima valvola unidirezionale 36a à ̈ atta a permettere un flusso di fluido unicamente verso detto gruppo regolatore di portata 10, quindi verso la seconda valvola unidirezionale 36b, la quale pure à ̈ atta a permettere un flusso di fluido unicamente verso il gruppo regolatore di portata 10, e verso la camera di pilotaggio

C.

Sulla valvola di minima pressione 34 à ̈ inoltre ricavata una prima bocca di scarico 46 del serbatoio 6 la quale à ̈ connessa, mediante un passaggio 47, a un manicotto di raccordo 48 predisposto per realizzare una connessione fra la bocca 46 e un'utenza pneumatica.

La valvola di minima pressione 34 à ̈ funzionalmente una valvola unidirezionale pre-caricata mediante un elemento elastico comprendente un elemento valvolare unidirezionale 50 a valle del quale à ̈ disposta la bocca di scarico 46.

Il funzionamento del gruppo motocompressore 1 Ã ̈ il seguente.

Il compressore 2 viene trascinato in rotazione dal motore primo 4 e aspira aria attraverso la bocca di aspirazione 8, il gruppo regolatore di portata 10 e il filtro dell'aria 12. L'aspirazione dell'aria attraverso la bocca 8 crea una depressione che sposta il piattello 10a dalla bocca 8 aprendo una sezione di passaggio in corrispondenza di quest'ultima e portando il piattello IOa sostanzialmente in battuta con il contro-piattello 10b comprimendo l'elemento elastico 10c. Contestualmente, olio lubrificante afferisce al compressore 2 attraverso il condotto 16 cosicché aria compressa mescolata a olio fuoriesce dalla bocca di mandata 18 ed entra nel serbatoio 6 attraverso la bocca di ingresso 22.

Il serbatoio 6 svolge anche la funzione di dìsoleatore, ossìa comprende un dispositivo di separazione atto a separare l'olio dall'aria e ad avviarlo verso il radiatore attraverso il condotto 26.

L'aria compressa all'interno del serbatoio 6 può essere erogata a un'utenza attraverso la bocca di scarico 46, particolarmente attraverso il manicotto 48.

Per quanto concerne il gruppo di pilotaggio 7, ciascuna linea di pilotaggio opera come segue:

- la prima e la terza linea di pilotaggio 36, 42 sviluppano sul contro-piattello 10b una azione volta a portarlo verso la bocca di aspirazione 8, spingendo quindi piattello IOa contro la bocca di aspirazione 8 stessa, ossia - in sintesi - sviluppano una azione volta a ridurre l'area di passaggio per il fluido in corrispondenza della bocca di aspirazione 8 riducendo quindi la portata aspirata dal compressore 2,

la seconda linea di pilotaggio 38 sviluppa sull'elemento valvolare unidirezionale 50 una azione che ne provoca la chiusura, mantenendo di fatto la valvola di minima pressione 34 in posizione chiusa,

la quarta linea di pilotaggio 44 sviluppa sul dispositivo di regolazione 5 una azione che provoca una discesa della velocità di rotazione del motore primo 4 Al momento dell'avviamento del gruppo motocompressore 1, l'elettrovalvola di avviamento 30 viene commutata in posizione aperta in modo che essa invii un segnale di pilotaggio (di tipo pneumatico) al gruppo regolatore di portata 10 attraverso la linea di pilotaggio 36 e alla valvola di minima pressione 34 attraverso la linea di pilotaggio 36.

In tal modo, si riduce (di preferenza se ne provoca pressoché l'annullamento) la portata d'aria aspirata dal compressore 2 e lo si forza a lavorare con una bassa pressione di mandata per alcuni istanti al fine di evitare di sovraccaricare le parti mobili del compressore negli istanti in cui le condizioni di lubrificazione non sono ottimali.

La linea 44 riporta inoltre sul dispositivo regolatore 5 il medesimo segnale di pressione che à ̈ associato alla linea di pilotaggio 36, mantenendo il motore primo 4 a bassa velocità di rotazione.

Tramite la linea 38, inoltre, l'elettrovalvola di avviamento 30 mantiene la valvola di minima pressione 34 in posizione chiusa.

Esaurito il transitorio di avviamento, tipicamente della durata di pochi secondi, l'elettrovalvola di avviamento 30 viene commutata in posizione chiusa annullando sostanzialmente l'azione dei pilotaggi 36, 38, il che permette di ridurre la parzializzazione dell'area di passaggio della bocca di aspirazione 8 (provocando quindi un movimento del contro-piattello 10b tale da spostare il piattello IOa dalla bocca di aspirazione 8 e aumentando la sezione di passaggio per l'aria in corrispondenza della stessa con aumento della portata d'aria aspirata dal compressore 2) e un aumento della velocità di rotazione del motore primo 4 (grazie al rilascio dell'azione sul dispositivo di regolazione 5).

Ciò provoca una rapida salita della pressione all'interno del serbatoio 6 verso un valore di soglia, tipicamente di circa 1 - 1,5 bar superiore a una pressione di esercizio del gruppo motocompressore 1. I valori della pressione di esercizio vanno tipicamente da 6 a 15 bar, che corrispondono a valori di pressione di taratura compresi fra 7 - 7,5 bar e 16 - 16,5 bar. Un valore di pressione di esercizio comunemente utilizzato à ̈ 7 bar, che corrispondono a una pressione di soglia di 8 - 8,5 bar.

La pressione di soglia entro il serbatoio 6 viene mantenuta tramite la valvola di massima pressione 32 (funzionalmente una valvole limitatrice di pressione) la quale, al raggiungimento della pressione di soglia (corrispondente a una pressione di taratura della valvola 32 stessa) scarica aria verso il filtro dell'aria 12 attraverso la linea di scarico 40.

Si osservi che la valvola di massima pressione 32 ha il tipico comportamento di una valvola limitatrice di pressione, quindi mantiene nel serbatoio 6 (che à ̈ un ambiente a monte di essa) un valore di pressione pari alla propria pressione di taratura.

Contestualmente, la valvola di massima pressione 32 invia un segnale di pilotaggio (pneumatico) al dispositivo di regolazione del motore primo 5 attraverso la linea 42 e la linea 44, riportando quindi sul dispositivo 5 un segnale di pressione che à ̈ predisposto per provocare una riduzione della velocità di rotazione del motore primo 4. Il segnale di pressione giunge pure al gruppo regolatore di portata 10 attraverso la linea di pilotaggio 42, riducendo - di preferenza chiudendo - l'area di passaggio in corrispondenza della bocca dì aspirazione 8.

Ciò provoca una decelerazione del motore primo che ne stabilizza la velocità di rotazione all'incirca nell'intorno del regime minimo di rotazione e una riduzione - di preferenza pressoché un annullamento - della portata d'aria aspirata dal compressore 2.

Si osservi che grazie alla presenza delle valvole unidirezionali 36a, 36b i segnali di pressione associati alle varie linee di pilotaggio non interferiscono fra loro: ad esempio la valvola unidirezionale 36a impedisce l'interferenza fra il segnale di pressione della linea di pilotaggio 42 con il segnale di pressione della linea di pilotaggio 36.

Nel momento in cui viene richiesta una portata d'aria da un'utenza connessa al manicotto 48 la pressione interna al serbatoio 6 tende a scendere cosicché il segnale di pressione portato dalle linee di pilotaggio 42, 44 al dispositivo di regolazione 5 e al gruppo regolatore di portata 10 risulta essere associato a una pressione inferiore.

Ciò sostanzialmente riduce l'entità dell'azionamento sul dispositivo di regolazione 5 e nella camera di pilotaggio C (guindi sul contro-piattello 10b e sul piattello 10a), rispettivamente aumentando la sezione di passaggio in corrispondenza della bocca di aspirazione del compressore 2 e riportando la velocità di rotazione del motore primo 4 a valori più elevati - eventualmente fino al massimo numero di giri consentito - e la pressione nel serbatoio 6 a un livello sufficiente per far fronte alle richieste dell'utenza.

Si osservi inoltre che grazie alla valvola di minima pressione 34, anche in presenza di una richiesta d'aria da parte di un'utenza connessa al manicotto 48 superiore alla portata erogata dal compressore la pressione interna al serbatoio 6 viene mantenuta comunque al di sopra di un valore minimo. Tale valore minimo corrisponde alla pressione di taratura della valvola di minima pressione 34 ed à ̈ tipicamente nell'ordine di 3 - 5,5 bar.

Il procedimento di regolazione testé descritto si ripete ciclicamente durante il funzionamento del gruppo motocompressore 1 e prevede, ogni qualvolta non vi sia prelievo di aria compressa e si raggiunga un valore limite superiore di pressione entro il serbatoio 6, di decelerare il motore primo 4 fino a un valore minimo di velocità di rotazione.

Tuttavia, come precedentemente accennato, à ̈ evidente lo svantaggio insito nel fatto di dover trascinare in rotazione un compressore la cui bocca di mandata à ̈ in vista di un ambiente ad alta pressione.

Il problema tecnico testé menzionato viene risolto da un gruppo motocompressore secondo varie forme di esecuzione dell'invenzione schematicamente illustrato in figura 3 e dal relativo procedimento di regolazione.

Il numero di riferimento 100 in figura 3 indica nel suo complesso un gruppo motocompressore in base a varie forme di esecuzione della presente invenzione. Tutti i componenti funzionalmente identici a quelli precedentemente descritti sono indicati con i medesimi numeri di riferimento già adottati e non verranno nuovamente descritti. Verranno descritti unicamente i componenti aggiunti rispetto ai gruppi motocompressori di tipo noto.

In particolare, il gruppo motocompressore 100 comprende, in aggiunta ai componenti descritti, un sensore di pressione 102 e una elettrovalvola 104 ad esso operativamente connessa e a sua volta in comunicazione di fluido con una seconda bocca di scarico 106 del serbatoio 6 mediante una seconda linea di scarico 108. Inoltre, l'elettrovalvola 104 Ã ̈ in comunicazione di fluido con il filtro 12 attraverso un condotto di collegamento 110, dal quale si dirama una quinta linea di pilotaggio 112.

La linea di pilotaggio 112 Ã ̈ in comunicazione di fluido con la linea di pilotaggio 44, afferisce al gruppo regolatore di portata 10 a monte della valvola unidirezionale 36b e ha la medesima funzione delle linee di pilotaggio 36, 42.

Sul condotto di collegamento 110 à ̈ disposto, a valle della diramazione dalla quale parte la linea di pilotaggio 112, un primo ugello calibrato 110a, mentre un secondo ugello calibrato 112a à ̈ disposto sulla linea di pilotaggio 112. Su quest'ultima à ̈ inoltre disposta una terza valvola unidirezionale 112b disposta fluidodinamicamente a monte della valvola 36b e atta a permettere un flusso di fluido unicamente verso il gruppo regolatore di portata 10.

L'elettrovalvola 104 Ã ̈ funzionalmente un componente a due bocche di potenza e due posizioni (vedere rappresentazione schematica di figura 3), normalmente in posizione chiusa.

Il sensore di pressione 102 Ã ̈ predisposto per rilevare una pressione che insiste sulla bocca di scarico 46 del serbatoio 6 mediante un canale 111.

Nella forma di esecuzione qui illustrata schematicamente il canale 111 rileva la pressione (riportandola sul sensore di pressione 102) in corrispondenza del manicotto 48, ma il tecnico del ramo apprezzerà che à ̈ possibile il collegamento diretto alla bocca 46 e che ad ogni modo, date le dimensioni tipiche della porzione di impianto considerata la differenza fra la bocca 46 e il manicotto 48 in termini di pressione à ̈ trascurabile .

Il procedimento di regolazione del gruppo motocompressore 100 secondo l'invenzione differisce da quanto descritto in precedenza per il gruppo motocompressore 1 di tipo noto nelle modalità di gestione della pressione all'interno del serbatoio 6.

Grazie ai componenti aggiuntivi descritti à ̈ possibile implementare un procedimento di regolazione che comprenda le fasi nel seguito riportate.

In particolare, il procedimento di regolazione secondo l'invenzione comprende una prima fase di avviamento del motore primo 4 e di conseguenza del compressore 2, seguita da una seconda fase di aumento della velocità di rotazione del motore primo 4 al termine del transitorio di avviamento precedentemente descritto, in cui l'aumento di velocità à ̈ tale per cui viene raggiunto un primo valore di velocità di rotazione del motore primo 4 sufficiente a pressurizzare l'aria nel serbatoio 6 a un valore limite superiore di pressione, tipicamente la pressione di taratura della valvola di massima pressione 32.

A questo segue una terza fase di riduzione della velocità di rotazione del motore primo fino a un secondo valore, tipicamente un valore minimo di velocità di rotazione (quindi inferiore al primo valore di velocità). Si osservi che la prima, la seconda e la terza fase avvengono con modalità identiche alle corrispondenti fasi descritte relativamente ai gruppi motocompressori e ai procedimenti di regolazione di tipo noto, pertanto non verranno nuovamente descritte nel dettaglio.

Alle fasi prima, seconda e terza segue una quarta fase in cui, al rilevamento da parte del sensore di pressione 102 del raggiungimento di una pressione del fluido nel serbatoio 6 pari o superiore al valore limite superiore di pressione, viene inviato un segnale all'elettrovalvola 104 che viene commutata in posizione aperta in modo da realizzare uno scarico d'aria dal serbatoio 6 attraverso la seconda bocca di scarico 106 tale da portare la pressione nel serbatoio 6 fino a un valore limite inferiore. Tale valore limite inferiore à ̈ più basso della pressione di taratura della valvola 34 ed à ̈ pari, di preferenza a 2 -2,5 bar.

L'aria scaricata ritorna al filtro dell'aria 12 attraverso il condotto di collegamento 110 e l'ugello calibrato 110 (che stabilisce quindi una contropressione allo scarico dell'elettrovalvola 104) e una modestissima quota della portata d'aria scaricata alimenta la linea di pilotaggio 112, parzializzando la sezione di passaggio per il fluido in corrispondenza della bocca di aspirazione 8 e riducendo - di preferenza quasi annullando - la portata aspirata dal compressore 2.

Si osservi che la sezione di passaggio dell'ugello calibrato 112b à ̈ scelta di preferenza in modo che il segnale di pilotaggio portato dalla linea 112 abbia un comportamento dinamico che migliori il funzionamento e la regolazione del gruppo motocompressore 100. In particolare, l'ugello calibrato 112 rallenta, in virtù delle proprie caratteristiche geometriche, il movimento del piattello 10a verso la bocca di aspirazione 8, evitando in tal modo che la bocca di aspirazione del compressore 2 venga chiusa (o fortemente parzializzata) in modo pressoché istantaneo.

In virtù dell'abbassamento di pressione all'interno del serbatoio 6 dovuto allo scarico di aria, la richiesta di potenza da parte del compressore 2 al motore 4 viene ridotta, poiché il compressore 2 si trova a lavorare con una pressione di mandata decisamente inferiore rispetto alla pressione di taratura della valvola 32, la quale viene invece mantenuta nei procedimenti di regolazione di tipo noto.

Inoltre la pressione che insiste sul manicotto 48 e sulla bocca di scarico 46, ossia la pressione dell'aria disponibile all'utenza connessa al gruppo motocompressore 100, rimane pari alla pressione di taratura della valvola di massima pressione 32 anche a seguito della fase di scarico operata dalla valvola 104.

Ciò poiché il collegamento di fluido fra il manicotto 48 e l'elemento valvolare unidirezionale 50 incorporato nella valvola di minima pressione 34 à ̈ a valle dell'elemento valvolare 50 stesso, che à ̈ in posizione chiusa a seguito della fase di scarico dell'aria poiché la pressione di taratura della valvola 34 à ̈ superiore al valore limite inferiore della pressione nel serbatoio 6 imposto tramite lo scarico di aria.

Pertanto a valle della bocca di scarico 46 vi à ̈ aria pressurizzata sostanzialmente alla pressione di taratura della valvola di massima pressione 32, che quindi costituisce una riserva "a dinamica rapida" all'occorrenza di una richiesta d'aria, particolarmente aria compressa, da parte di un'utenza connessa al gruppo motocompressore 100.

All'occorrenza di un tale evento (si osservi che nelle fasi precedentemente descritte generalmente non vi à ̈ richiesta di aria compressa da parte dell'utenza), il procedimento di regolazione prevede una quinta fase di interruzione dello scarico d'aria dal serbatoio 6 mediante commutazione dell'elettrovalvola 104 in posizione chiusa, a cui segue una sesta fase di aumento della velocità di rotazione del motore primo e di aumento della portata aspirata dal compressore 2. Ciò evidentemente al fine di aumentare la pressione nel serbatoio 6 e la portata inviata a quest'ultimo (e, in ultima analisi, all'utenza) dal compressore 2.

Si osservi che in generale le fasi che prevedono una modulazione della velocità di rotazione del motore primo 4 vengono eseguite grazie alla modulazione del segnale di pressione trasmesso al dispositivo regolatore 5 attraverso la linea di pilotaggio 44. Siccome quest'ultima à ̈ in comunicazione con le linee di pilotaggio 36, 42, 112 à ̈ evidente che i segnali di pressione che giungono al dispositivo 5 dal gruppo di pilotaggio 7 vengano portati, con una debita modulazione, anche al gruppo regolatore di portata 10 (in particolare alla camera di pilotaggio C).

Sostanzialmente ogniqualvolta venga comandata una variazione di velocità del motore primo 4, viene comandata anche una contestuale variazione della portata di fluido aspirata dal compressore 2. Le variazioni sono equiverse: a una riduzione di velocità di rotazione corrisponde una riduzione della portata (mediante parzializzazione della bocca di aspirazione 8) e viceversa.

Convenientemente, le fasi dalla terza alla sesta possono essere ripetute in modo ciclico durante il funzionamento del gruppo motocompressore 100, contribuendo a ridurre fortemente i consumi di combustibile del motore primo 4, nel caso in cui esso sia di tipo a combustione interna.

Nel caso in cui si utilizzi un motore primo di tipo elettrico, il procedimento secondo l'invenzione consente di limitare l'assorbimento di potenza elettrica.

Si osservi inoltre che durante la quarta fase à ̈ prevista una ulteriore fase di controllo per il mantenimento di un valore di pressione corrispondente al valore limite inferiore all'interno del serbatoio 6. Il mantenimento del valore limite inferiore della pressione all'interno del serbatoio 6 à ̈ garantito mediante l'ugello 110, che conferisce caratteristiche di regolazione automatica al gruppo motocompressore 1.

Più precisamente, l'aria scaricata dal serbatoio 6 attraverso l'elettrovalvola 104 deve attraversare l'ugello calibrato 110a, il quale quindi lavora con una portata d'aria che à ̈ imposta. In risposta all'imposizione dello smaltimento di della portata d'aria scaricata dall'elettrovalvola 104, l'ugello calibrato 110a instaura una contropressione allo scarico dell'elettrovalvola 104 stessa, il cui valore viene riportato sul piattello IOa del gruppo regolatore di portata e sul dispositivo regolatore 5 dai pilotaggi 112 e 44.

Quando la pressione nel serbatoio 6 scende verso valori prossimi al valore limite inferiore, la portata d'aria scaricata attraverso l'elettrovalvola 104 à ̈ molto modesta rispetto ai primi istanti della fase di scarico, per cui il valore di contropressione imposto dall'ugello calibrato 110a à ̈ conseguentemente ridotto.

La contropressione prodotta dall'ugello 110a à ̈ tale per cui, quando la pressione all'interno del serbatoio 6 ha raggiunto il valore limite inferiore (2 - 2.5 bar) sia garantita la presenza di un segnale di pressione portato dalla linea di pilotaggio 112 e conseguentemente da tutte le linee di pilotaggio ad essa connesse, ivi inclusa la linea 44. È quindi molto importante il valore della sezione di passaggio, in particolare del diametro, dell'ugello 110a, poiché grazie a esso si crea un equilibrio pneumatico nel sistema.

L'equilibrio pneumatico à ̈ garantito dalla poca aria che trafila attraverso il piattello IOa del gruppo regolatore 10 (nonostante la bocca di aspirazione 8 sia sostanzialmente occlusa dal piattello 10a) e dallo scarico nel filtro 12 attraverso l'ugello 110a, il che permette la presenza del suddetto segnale di pressione nelle linee di pilotaggio 112 e 44, che a loro volta assicurano il mantenimento del motore primo 4 a una velocità di rotazione minima e il mantenimento del piattello IOa in posizione tale da chiudere l'area di passaggio dell fluido in corrispondenza della bocca di aspirazione 8.

La sezione dell'ugello 110 Ã ̈ dimensionata in modo che al raggiungimento del valore minimo di pressione nel serbatoio 6 viene instaurata una contropressione (che, per l'ugello 110a, Ã ̈ una pressione di monte) allo scarico dell'elettrovalvola 104 tale per cui la portata inviata dal compressore al serbatoio (sostanzialmente la poca aria che trafila attraverso il piattello IOa del gruppo regolatore di portata 10) eguaglia la portata che viene scaricata attraverso l'elettrovalvola 104.

In tal modo l'accumulo di fluido nel serbatoio 6 rimane pressoché costante cosicché la pressione nel serbatoio 6 viene pure mantenuta a un livello pressoché costante e pari al valore limite inferiore.

Si osservi, ribadendo in parte quanto già detto, che nella forma di esecuzione qui descritta nessuna variazione della posizione del piattello IOa, della elettrovalvola 104 e tantomeno del dispositivo regolatore 5 avviene quando il sistema sta mantenendo la pressione all'interno del serbatoio al valore limite inferiore.

Il procedimento di regolazione secondo l'invenzione testé descritto à ̈ abilitabile e disabilitabile da parte dell'utente semplicemente mediante abilitazione e disabilitazione del sensore di pressione 102 e della elettrovalvola 104 attraverso, ad esempio, un interruttore posto su un quadro di comando. Pertanto l'utente potrà scegliere fra una modalità di funzionamento di tipo tradizionale, accettando un più elevato consumo di combustibile, ed una modalità di funzionamento a risparmio energetico in cui viene implementato il procedimento di regolazione secondo invenzione qui descritto.

Gli inventori hanno inoltre osservato che la riduzione dei consumi di combustibile nel caso di abilitazione del procedimento secondo l'invenzione à ̈ quantificabile nell'ordine del 7% (calcolato rispetto al funzionamento secondo procedimenti di regolazione di tipo noto) qualora la missione di lavoro del gruppo motocompressore preveda un 40% del tempo di utilizzo senza prelievo di aria compressa e un 60% del tempo di utilizzo con richiesta di aria compressa alla pressione di esercizio.

L'incremento del risparmio di combustibile à ̈ invece marcatamente più elevato nel caso in cui le percentuali sopra citate fossero invertite, ad esempio per applicazioni con richiesta più saltuaria nel tempo di aria compressa.

In tal caso, il risparmio à ̈ stato quantificato in circa il 21% rispetto al funzionamento con procedimento tradizionale, il che testimonia l'indubbio vantaggio del gruppo motocompressore e del relativo procedimento di regolazione secondo l'invenzione per quelle applicazioni in cui vi siano lunghi periodi di funzionamento in condizioni di attesa (stand-by).

Naturalmente, i particolari di costruzione e le forma di attrazione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto descritto ed illustrato, senza per questo uscire dalla presente invenzione, così come definito delle rivendicazioni annesse.

Ad esempio, in alcune forme di esecuzione l'elettrovalvola 104 può essere integrata nella elettrovalvola di avviamento 30: si osservi infatti che il collegamento fra le linee di pilotaggio 36, 38 e il resto dell'impianto à ̈ funzionalmente analogo al collegamento realizzato dalla linea di scarico 108, dai canali 110 e 111 e dal pilotaggio 112.

Claims (15)

1. RIVENDICAZIONI 1. Gruppo motocompressore (100) comprendente: - un compressore (2), preferibilmente del tipo a vite, - un motore primo (4), preferibilmente del tipo a combustione interna, operativamente connesso a detto compressore (4) e predisposto per l’azionamento di esso (2), - un serbatoio (6) atto a immagazzinare un fluido di lavoro di detto compressore (2), particolarmente aria, e comprendente una bocca di ingresso (22) in comunicazione di fluido con una bocca di mandata (18) di detto compressore (2) e una prima bocca di scarico (46) predisposta per il collegamento (48) a un’utenza, - un dispositivo di regolazione (5) di detto motore primo (4) predisposto per provocarne una variazione della velocità di rotazione, e - un gruppo di pilotaggio (7; 30, 32, 34) predisposto per l’azionamento del dispositivo di regolazione (5) di detto motore primo (4), il gruppo motocompressore (100) essendo caratterizzato dal fatto che comprende inoltre: - un sensore di pressione (102) predisposto per rilevare una pressione su detta prima bocca di scarico (46) di detto serbatoio (6), - un’elettrovalvola di scarico (104) in comunicazione di fluido (106) con una seconda bocca di scarico di detto serbatoio e comandabile in funzione di un segnale proveniente da detto sensore di pressione (102), detta elettrovalvola (104) essendo azionabile per provocare uno scarico di fluido da detto serbatoio (6) quando detto sensore di pressione (102) rileva il raggiungimento di una pressione di soglia su detta prima bocca di scarico (46) di detto serbatoio (6).
2. 2. Gruppo motocompressore (100) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che comprende un gruppo regolatore di portata (10) installato su una bocca di aspirazione (8) di detto compressore (2) e un filtro (12) installato a monte di detto gruppo regolatore di portata (10), detto gruppo regolatore di portata essendo comandabile mediante detto gruppo di pilotaggio (7) ed essendo predisposto per regolare la portata di fluido aspirata da detto compressore (2).
3. 3. Gruppo motocompressore (100) secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detto gruppo di pilotaggio (7) comprende: - una valvola di massima pressione (32), avente una prima pressione di taratura, in cui detta pressione di soglia corrisponde a detta prima pressione di taratura, e - una valvola di minima pressione (34), avente una seconda pressione di taratura, inferiore a detta prima pressione di taratura, in cui - dette valvola di massima pressione (32) e valvola di minima pressione (34) sono in comunicazione di fluido con detto serbatoio (6), - detta valvola di massima pressione (32) à ̈ predisposta per limitare la pressione all’interno di detto serbatoio (6) al valore di detta prima pressione di taratura, e - detta valvola di minima pressione comprende un elemento valvolare unidirezionale (50) a valle del quale à ̈ disposta detta prima bocca di scarico (46).
4. 4. Gruppo motocompressore (100) secondo la rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che detto gruppo di pilotaggio (7) comprende inoltre una elettrovalvola di avviamento (30) in comunicazione di fluido con detto serbatoio, in cui detta elettrovalvola di avviamento (30) comprende una prima e una seconda linea di pilotaggio (36, 38) sfocianti, rispettivamente, in detto gruppo regolatore di portata (10) e in detta valvola di minima pressione (34), detta seconda linea di pilotaggio essendo atta a mantenere detta valvola di minima pressione in posizione chiusa.
5. 5. Gruppo motocompressore secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detta valvola di massima pressione (32) Ã ̈ in comunicazione di fluido con una linea di scarico (40) sfociante in detto filtro (12) e comprende una terza linea di pilotaggio (42) sfociante in detto gruppo regolatore di portata (10).
6. 6. Gruppo motocompressore (100) secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che comprende una quarta linea di pilotaggio (44) connessa in derivazione rispetto a dette prima e terza linea di pilotaggio e sfociante in detto dispositivo di regolazione (5) del motore primo (4).
7. 7. Gruppo motocompressore (100) secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detto gruppo regolatore di portata (10) comprende un piattello (10a) atto a parzializzare una sezione di passaggio di fluido in corrispondenza della bocca di aspirazione (8) del compressore (2), in cui dette prima e terza linea di pilotaggio (36, 42) sono predisposte per azionare detto piattello (10a) in modo da ridurre detta area di passaggio, e dal fatto che detta quarta linea di pilotaggio (44) à ̈ atta a esercitare un’azione su detto dispositivo di regolazione (5) del motore primo (4) risultante in una riduzione di velocità di rotazione di detto motore primo (4).
8. 8. Gruppo motocompressore (100) secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che detta elettrovalvola (104) à ̈ in comunicazione di fluido con detto filtro mediante un canale di collegamento (110), in cui una quinta linea di pilotaggio (112) à ̈ connessa in derivazione rispetto a detto canale di collegamento e afferisce a detto gruppo regolatore di portata (10), detta quinta linea di pilotaggio (112) essendo predisposta per azionare detto gruppo regolatore di portata (10) in modo da ridurre l’area di passaggio in corrispondenza della bocca di aspirazione (8) di detto compressore (2)
9. 9. Gruppo motocompressore (100) secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detta elettrovalvola di scarico (104) Ã ̈ integrata in detta elettrovalvola di avviamento (30).
10. 10. Procedimento di regolazione di un gruppo motocompressore (100), il gruppo motocompressore comprendendo: - un compressore (2), preferibilmente del tipo a vite, avente una bocca di aspirazione (8) e una bocca di mandata (18), - un motore primo (4), preferibilmente un motore a combustione interna, predisposto per l’azionamento di detto compressore (2), operativamente associato a un dispositivo di regolazione (5) predisposto per provocarne una variazione di velocità di rotazione, - un serbatoio (6) atto a immagazzinare un fluido di lavoro di detto compressore (2), particolarmente aria, e in comunicazione di fluido con la bocca di mandata (18) di detto compressore (2), - mezzi sensori (102) della pressione su una prima bocca di scarico (46) di detto serbatoio (6), in cui detta prima bocca di scarico (46) à ̈ predisposta per la connessione a un’utenza, il procedimento comprendendo: - una prima fase di avviamento detto motore primo (4) e di detto compressore (2), - una seconda fase di aumento della velocità di rotazione di detto motore primo (4) fino a un primo valore per pressurizzare il fluido in detto serbatoio (6) fino a un valore limite superiore di pressione, - una terza fase di riduzione della velocità di rotazione di detto motore primo (4) fino a un secondo valore, inferiore a detto primo valore, al raggiungimento di detto valore limite superiore della pressione in detto serbatoio (6), - una quarta fase di scarico di fluido da detto serbatoio (6) per ridurre la pressione in detto serbatoio (6) fino a un valore limite inferiore, - una quinta fase di interruzione dello scarico di fluido da detto serbatoio (6) all’occorrenza di una richiesta di fluido da parte di un’utenza connessa (48) a detta prima bocca di scarico (46) di detto serbatoio (6), e - una sesta fase di aumento della velocità di rotazione di detto motore primo (4).
11. 11. Procedimento secondo la rivendicazione 10, in cui detto gruppo motocompressore (100) comprende una elettrovalvola (104) in comunicazione di fluido con una seconda bocca di scarico di detto serbatoio (6), detta elettrovalvola (104) essendo azionabile durante detta quarta fase per realizzare lo scarico di fluido da detto serbatoio (6).
12. 12. Procedimento secondo la rivendicazione 10, in cui durante detta quarta fase à ̈ prevista una ulteriore fase di controllo per il mantenimento all’interno del serbatoio (6) di un valore di pressione sostanzialmente pari a detto valore limite inferiore.
13. 13. Procedimento secondo la rivendicazione 12, in cui il mantenimento di detto valore limite inferiore di pressione à ̈ realizzato instaurando, allo scarico di fluido da detto serbatoio (6), una contropressione tale per cui quando il valore di pressione in detto serbatoio (6) raggiunge detto valore limite inferiore, si verifica una sostanziale eguaglianza della portata di fluido scaricata da detto serbatoio (6) e della portata di fluido inviata da detto compressore (2) a detto serbatoio (6), detta contropressione essendo instaurata mediante un ugello calibrato (110a).
14. 14. Procedimento secondo la rivendicazione 10, in cui durante detta terza fase viene comandata inoltre una riduzione, di preferenza un sostanziale annullamento, della portata di fluido aspirata da detto compressore (2).
15. 15. Procedimento secondo la rivendicazione 10, in cui durante detta sesta fase viene comandato inoltre un aumento della portata di fluido aspirata da detto compressore (2).