ITTO991055A1 - Pompa idraulica ad alta pressione, in particolare pompa a pistoni radiali per il carburante di un motore a combustione interna. - Google Patents

Description

D E S C R I Z IO N E

della domanda di brevetto di invenzione

La presente invenzione si riferisce ad una pompa idraulica ad alta pressione, in particolare ad una pompa a pistoni radiali per il carburante di un motore a combustione interna.

Come è noto, nei motori a combustione interna, in particolare nei motori a ciclo diesel, una tale pompa lavora ad alta pressione, che può arrivare fino a 1.600 bar. La pompa comprende un gruppo di cilindri radiali, in ciascuno dei quali è scorrevole un pistone azionato da un eccentrico comune. Ciascun pistone è munito di una molla di richiamo per spostarsi elasticamente nella fase di aspirazione del combustibile, ed è associato ad una valvola di adduzione, comprendente un otturatore normalmente tenuto chiuso ad opera di un'altra molla di richiamo. La molla dell'otturatore consente l'apertura della valvola quando la sua azione viene superata da quella della pressione del combustibile da aspirare.

In una pompa nota a tre pistoni radiali, ciascun otturatore è munito di un piattello atto a collaborare con una corrispondente sede disposta nel cilindro, e viene aperto quando la pressione del combustibile da aspirare raggiunge un valore dell’ordine di 5 bar. In essa, normalmente la reazione dei tre pistoni sull'albero di azionamento è sufficientemente equilibrata, grazie alla disposizione dei pistoni a 120° fra loro.

Nelle pompe a pistoni radiali note, la molla di richiamo dell'otturatore non è influenzata dalla posizione del pistone. Quando la pompa lavora a bassa portata, ad esempio inferiore del 30% alla portata massima, si verificano degli squilibri sia sull'albero di azionamento, che sulla pressione di mandata dei vari cilindri. Infatti, le valvole di aspirazione si aprono con un ritardo variabile, e qualcuna potrebbe non aprirsi del tutto, per cui i pistoni comprimono delle quantità diverse di combustibile.

Scopo dell'invenzione è quello di realizzare una pompa idraulica ad alta pressione e che sia della massima semplicità e sicurezza di funzionamento, ed elimini gli inconvenienti sopra elencati per le pompa della tecnica nota.

Secondo l'invenzione, questo scopo viene raggiunto con una pompa idraulica ad alta pressione comprendente almeno un cilindro in cui è scorrevole un pistone, e mezzi di azionamento atti a spostare positivamente detto pistone in una direzione di compressione; detto pistone essendo spostato elasticamente in·una direzione di aspirazione, opposta a detta direzione di compressione; una valvola di aspirazione comprendente un otturatore essendo disposta su detto cilindro; caratterizzata dal fatto che tra detto pistone e detto otturatore sono disposti dei mezzi elastici atti a spingere detto otturatore verso una posizione di chiusura con un'azione elastica variabile con la posizione di detto pistone in detto cilindro, in modo da anticipare l'apertura e la chiusura di detta valvola di aspirazione.

In particolare, in una pompa in cui l'otturatore comprende un piattello atto a collaborare con una sede portata dal cilindro ed il piattello è mobile parallelamente al pistone, i mezzi elastici comprendono una molla elicoidale di compressione disposta tra il piattello ed il pistone.

Per una migliore comprensione dell'invenzione viene -qui descritta una forma preferita di realizzazione, fatta a titolo esemplificativo con l'ausilio degli annessi disegni, in cui:

Figura 1 è vista laterale, parzialmente sezionata, di una pompa a pistoni radiali secondo l'invenzione;

Figura 2 è un dettaglio di Figura 1 in scala ingrandita;

Figura 3 è uno schema del funzionamento della pompa di Figura 1.

Con riferimento alla Figura 1, con 5 è genericamente indicata una pompa ad alta pressione per l'alimentazione del carburante ad un motore a combustione interna, ad esempio a ciclo diesel. La pompa 5 è a pistoni radiali, e presenta tre cilindri 6, di cui solo uno è visibile in Figura 1. I cilindri 6 sono disposti a stella in un corpo cavo 7, con gli assi a distanza angolare reciproca di 120°. In particolare, i cilindri 6 sono ricavati di pezzo con il corpo cavo 7, il quale è chiuso da una flangia 8.

La pompa 5 è munita di un albero di azionamento 9, di pezzo con un eccentrico 11, il quale è alloggiato in una camera centrale 12 del corpo cavo 7. L'eccentrico 11 porta una camma anulare di comando della pompa 5, la quale è formata da un anello 13 girevole sull'eccentrico 11. La superficie esterna dell'anello 13 è munita di tre porzioni piane 14 associate ai cilindri 6, e ciascuna porzione 14 è perpendicolare all'asse del corrispondente cilindro 6.

In ciascun cilindro 6 è scorrevole un corrispondente pistone 16, La superficie radiale esterna del pistone 16 delimita nel cilindro 6 una camera di compressione 15. Il pistone 16 sporge dal cilindro 6 verso l'albero 9, e porta un pattino 17, atto a scorrere sulla corrispondente porzione 14 dell'anello 13, in modo noto. Quando si ruota l'albero 9, l'anello 13 fa spostare positivamente i pistoni 16 in sequenza nella direzione della compressione ossia, verso l'esterno. Ad opera di una molla 18, il pattino 17 è invece spinto, assieme al pistone 16, elasticamente nella direzione dell'aspirazione, verso la corrispondente porzione piana 14 dell'anello 13.

Ciascun pistone 16 è associato con una valvola di aspirazione 19, comprendente un otturatore 21 collaborante con una sede 22 {Figura 2) disposta in un corpo valvola 23 e coassiale con il corrispondente cilindro 6. Il corpo valvola 23 è solidale con il cilindro 6 e quindi con il corpo cavo 7 (Figura 1), a cui è fissato tramite un organo di fissaggio 24 a ghiera e a tenuta idraulica. Inoltre ciascun pistone 16 è associato con una valvola di mandata non mostrata nei disegni.

Secondo l'invenzione, tra il pistone 16 e l'otturatore 21 sono disposti dei mezzi elastici, formati da una molla di compressione 26. In particolare, Il corpo valvola 23 (Figura 2) ha una forma a campana, comprendente un vano 27 sostanzialmente cilindrico e rivolto verso il pistone 16, in cui viene alloggiata una parte della molla 26. La sede 22 è disposta nel vano 27 ed ha una forma tronco.conica, svasata verso la camera di compressione 15.

L'otturatore 21 comprende un piattello 28 di pezzo con un gambo 29, il quale è guidato da un foro assiale 31 del corpo valvola 23. Il foro assiale 31 presenta uno slargo 30 in comunicazione con un condotto di adduzione 32 del corpo valvola 23. Il condotto 32 è in comunicazione con dei canali di adduzione 33 (Figura 1) portati dal corpo cavo 7 e/o dalla flangia 8.

Il piattello 28 presenta, sul lato del gambo 29, un bordo 35 di forma tronco-conica complementare a quella della sede 22. Dal lato opposto del gambo 29, il piattello 28 porta una sporgenza cilindrica 34 atta ad ancorare un'estremità della molla 26. A sua volta, il pistone 16 è munito, sulla sua superficie radiale esterna, di un'appendice cilindrica 36, avente un diametro minore di quello del pistone 16 stesso. L'altra estremità della molla di compressione 26 viene ancorata sull'appendice cilindrica 36 del pistone 16.

Il funzionamento della pompa 5 è il seguente.

Dalla- posizione di Figura 1 dell'eccentrico 11, il pistone 16 mostrato in Figura 1 si trova nel punto morto superiore e tiene la molla 26 compressa. Facendo ruotare l'albero 9, l'eccentrico 11 tramite l'anello 13 consente alla molla 18 di spostare il pistone 16 verso l'interno, generando una certa depressione nella camera di aspirazione 15. Inoltre, viene leggermente decompressa o estesa la molla 26, che riduce cosi la sua azione sul piattello 28 dell'otturatore 21. Tale riduzione porta l'azione della molla 26 sul piattello 28 ad un valore equivalente ad una pressione di 1,8 bar sulla superficie inferiore del piattello 28.

Quando la differenza di pressione tra il condotto di adduzione 32 e la camera di compressione 15 supera l'azione della molla 26 così decompressa, si apre la valvola di aspirazione 19. Questa viene così aperta prontamente in anticipo rispetto all'apertura delle valvole dell'arte nota, anche in presenza di pressione o portata ridotta di combustibile nel condotto di adduzione 32. Il combustibile viene ora aspirato attraverso i canali di adduzione 33 ed il condotto 32 del corpo valvola 23. L'azione della molla 26 sul piattello 28 dell'otturatore 21 si riduce fino ad un minimo, in corrispondenza del punto morto inferiore del pistone 16, ma la pressione del combustibile nella camera 15 si mantiene uguale a quella nel condotto di adduzione 32.

Successivamente, l'eccentrico 11 comincia a far spostare il pistone 16 positivamente verso l'esterno, iniziando la compressione del combustibile nella camera 15. Inoltre il pistone 16 inizia a comprimere la molla 26, che aumenta la sua azione elastica sul piattello 28 dell'otturatore 21. Questo viene ora chiuso dall'azione della pressione del combustibile nella camera 15, coadiuvata dall'azione della molla 26. La chiusura della valvola 19 si effettua quindi prontamente ed in anticipo rispetto alla chiusura delle valvole dell'arte nota, per cui l'efficienza della compressione risulta aumentata. La compressione continua finché il pistone 16 raggiunge di nuovo il suo punto morto superiore.

Nello schema di Figura 3, è rappresentata la posizione relativa dei tre pistoni 16 e dei relativi otturatori 21 della pompa 5, in una tipica fase dell'eccentrico 11. In essa i tre cilindri 6 sono distinti con le lettere A-C. In particolare, nel cilindro 6A il relativo pistone 16 si trova all'inizio della sua corsa di aspirazione, in vicinanza del punto morto superiore. L'otturatore 21 è ancora chiuso, ma la molla 26 comincia ad estendersi ed a ridurre la sua azione sull'otturatore 21.

Nel cilindro 6B, il relativo pistone 16 si avvia verso il punto morto inferiore, ma la compressione della molla 26 è molto ridotta. L'otturatore 21 si è aperto anche in presenza di una pressione ridotta del combustibile nei canali di adduzione 33. Nel cilindro 6C, il relativo pistone 16 ha iniziato la sua corsa di compressione, cominciando anche a comprimere la molla 22, per cui l'otturatore 21 si è subito chiuso.

Da quanto visto sopra, risultano evidenti il vantaggi della pompa secondo l'innovazione rispetto alla tecnica nota. Innanzitutto, l'otturatore 21 presenta una maggiore prontezza sia all'apertura che alla chiusura, anche per una pressione ridotta del combustibile nel condotto di adduzione. Inoltre il funzionamento della pompa risulta equilibrato e continuo.

Si intende che alla pompa descritta possono essere apportate varie modifiche e perfezionamenti senza uscire dall'ambito delle rivendicazioni. Ad esempio, i cilindri 6 possono essere distinti dal corpo cavo 7, ed inseriti in appositi fori di quest'ultimo. Inoltre, ciascun corpo valvola 23 può essere fissato sul corpo cavo 7 assieme al corrispondente cilindro, tramite una piastra di fissaggio .

A sua volta, la sede 22 della valvola di aspirazione 19 può essere piana anziché tronco-conica. Infine, la pompa può anche essere del tipo a pistone singolo, o a più pistoni in linea, ed essere utilizzata per pompare liquidi diversi dal -combustibile per motori.

Claims (11)

1. R I V E N D I C A Z I O N I 1. Pompa idraulica ad alta pressionè comprendente almeno un cilindro (6) in cui è scorrevole un pistone (16), e mezzi di azionamento (9, 11) atti a spostare positivamente detto pistone (16) in una direzione di compressione; detto pistone (16) essendo spostato elasticamente in una direzione di aspirazione, opposta a detta direzione di compressione; una valvola di aspirazione (19) comprendente un otturatore (21) essendo disposta su detto cilindro (6); caratterizzata dal fatto che tra detto pistone (16) e detto otturatore (21) sono disposti dei mezzi elastici (26) atti a spingere detto otturatore (21) verso una posizione di chiusura con un'azione elastica variabile con la posizione di detto pistone (16) in detto cilindro (6), in modo da anticipare l'apertura e la chiusura di detta valvola di aspirazione (19).
2. 2. Pompa secondo la rivendicazione 1, in cui detto otturatore (21) comprende un piattello (28) atto a collaborare con una sede (22) di detta valvola di aspirazione (19), detto piattello (28) essendo mobile parallelamente a detto pistone (16), caratterizzata dal fatto che detti mezzi elastici comprendono una molla di compressione (26) disposta tra detto piattello (28) e detto pistone (16).
3. 3. Pompa secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che detto otturatore (21) comprende inoltre un gambo (29) solidale con detto piattello (28) e disposto radialmente verso l'esterno, detto gambo essendo guidato in un foro assiale (31) di detto corpo valvola (23),
4. 4. Pompa secondo la rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che detta sede (22) ha una forma tronco-conica svasata verso detto pistone (16), detto piattello (28) essendo munito sul lato di detto gambo di un bordo (35) di forma tronco-conica complementare a quella di detta sede (22).
5. 5. Pompa secondo la rivendicazione 4, caratterizzata dal fatto che detto piattello è munito sul lato opposto a detto gambo di una sporgenza cilindrica (34) atta ad ancorare un'estremità di detta molla (26).
6. 6. Pompa secondo la rivendicazione 4 o 5, caratterizzata dal fatto che detto pistone (16) è munito di un'appendice cilindrica (36) coassiale con detto piattello (22) ed atta ad ancorare un’altra estremità di detta molla (26).
7. 7. Pompa secondo una delle rivendicazioni da 3 a 6, in cui detta sede (22) è coassiale con detto cilindro (6) ed è portata da un corpo valvola (23) fissato su detto cilindro (6), detto corpo valvola (23) essendo munito di un condotto di adduzione (32), caratterizzata dal fatto che detto corpo valvola (23) presenta una forma a campana atta ad alloggiare almeno parte di detta molla (26).
8. 8. Pompa secondo una delle rivendicazioni da 3 a 7, caratterizzata dal fatto che detto foro assiale (31) è munito di uno slargo (30) in comunicazione con detto condotto di adduzione (32).
9. 9. Pompa secondo la rivendicazione 8, del tipo a pistoni radiali per il carburante di un motore a combustione interna , comprendente un corpo cavo (7) chiuso da una flangia (8), detto corpo cavo (7) portando un gruppo di cilindri radiali (6) associato ad un corrispondente gruppo di pistoni (16) e ad un corrispondente gruppo di valvole di aspirazioni (19), detti pistoni (16) essendo azionati da un eccentrico comune (11), caratterizzata dal fatto che ciascuno di detti corpi valvola (23) è fissato in detto corpo cavo (11) mediante un organo di fissaggio (24) a tenuta idraulica, detto organo di fissaggio (24) potendo essere montato dall'esterno su detto corpo cavo (7) .
10. 10. Pompa secondo la rivendicazione 9, caratterizzata dal fatto che il condotto di adduzione (32) di ciascun corpo valvola (23) è in comunicazione con un canale di adduzione (33) ricavato in detto corpo cavo (7) e/o in detta flangia (8).
11. 11. Pompa idraulica ad alta pressione, in particolare pompa a pistoni radiali per il carburante di un motore a combustione interna, sostanzialmente come descritta con riferimento agli annessi disegni.