ITVI20090306A1 - Pompa sommersa perfezionata - Google Patents

Description

POMPA SOMMERSA PERFEZIONATA.

DESCRIZIONE

L’invenzione concerne una pompa sommersa perfezionata particolarmente adatta per essere impiegata in impianti di pompaggio di liquidi.

L’invenzione riguarda, inoltre, un impianto di pompaggio comprendente la suddetta pompa sommersa perfezionata,

E’ noto che le pompe sommerse sono disposte in immersione in un fluido da portare in pressione per il suo innalzamento da un punto più basso, solitamente sotterraneo, ad un punto superiore che nella maggior parte dei casi si trova in superficie.

E' altrettanto noto che le suddette pompe vengono disposte all'interno di tubazioni interrate disposte a valle di un impianto di pompaggio. Tipicamente tali soluzioni vengono utilizzate in ambito domestico od industriale per trasportare l’acqua presente nel sottosuolo in corrispondenza di falde naturali o pozzi artificiali, sino all’impianto idrico di un'abitazione o di uno stabilimento.

In ambito agricolo le suddette pompe sommerse vengono utilizzate in impianti di irrigazione con cui viene pescata l’acqua dal sottosuolo per irrigare i terreni coltivati.

Strutturalmente à ̈ noto che tali pompe sommerse comprendono essenzialmente un’unità di pompaggio costituita da almeno una girante atta a portare in pressione il liquido entrante da una prima estremità (bocca di ingresso) e successivamente spinto verso l’esterno in corrispondenza dell’estremità opposta rispetto alle giranti (bocca di uscita).

In particolare, nel caso l’unità di pompaggio comprenda una sola girante la pompa à ̈ chiamata in gergo tecnico di tipo monostadio, mentre se l’unità di pompaggio presenta più di una girante la pompa à ̈ detta multistadio.

La suddetta pompa sommersa, inoltre, comprende un gruppo di motorizzazione, in particolare un motore elettrico, solitamente disposto coassialmente alla suddetta unità di pompaggio con la funzione di realizzare la rotazione delle giranti.

Per permettere questo, l’albero di rotazione del motore risulta meccanicamente connesso alle giranti stesse.

Tale tipologia di pompe sommerse prevede un'unica velocità di rotazione del motore e quindi un numero di giri delle giranti costante che, assieme alla conformazione delle pale delle giranti stesse, contribuisce a determinare la curva caratteristica prevalenza-portata della pompa sommersa.

Quindi nel caso in cui sia richiesto di mantenere constante la prevalenza con il variare della portata à ̈ necessario agire sul numero di giri del motore in modo da cambiare la curva caratteristica.

Per questo motivo sono note pompe sommerse comprendenti un ulteriore elemento connesso ai due precedentemente citati che consiste in un unità di controllo per la regolazione appunto della velocità di rotazionale del motore e quindi delle giranti.

Tale unità di controllo à ̈ un dispositivo inverter collocato coassialmente al suddetto gruppo di motorizzazione dalla parte opposta rispetto alle giranti.

E’ altrettanto noto che per inserire le suddette pompe sommerse nel liquido all’interno di tubazioni a valle del sistema idraulico à ̈ necessario incapsulare gli elementi che le compongono in un involucro a tenuta stagna per evitare che il liquido stesso penetri all'interno dei componenti e ne comprometta il funzionamento.

Tale considerazione non à ̈ ovviamente valida per l'unità di pompaggio che necessita di comunicare con l’ambiente esterno (tubazione) da cui perviene il liquido da pompare.

Una forma esecutiva dell'arte nota prevede, in particolare, che il gruppo di motorizzazione e l’unità di controllo, ad esso elettricamente connessa, siano contenuti in un unico involucro stagno, solitamente realizzato in acciaio inossidabile, che in taluni casi à ̈ connesso meccanicamente, tramite l'interposizione di un elemento a flangia flangiatura, alla suddetta unità di pompaggio.

In altre situazioni dell’arte nota, anche l’unità di pompaggio à ̈ contenuta nel medesimo unico involucro, ovviamente, come detto in precedenza, tenuto conto della presenza delle opportune bocche di ingresso ed uscita del liquido da pompare.

Tale configurazione svantaggiosamente, nel caso di guasti o della necessità di interventi di manutenzione, obbliga l’operatore ad aprire l’intero involucro che contiene i vari componenti della pompa per verificare dove c’à ̈ il danno e le relative cause.

Nel caso in cui tale operazione non fosse possibile in quanto l’apertura dell’involucro comprometterebbe irreparabilmente la sua impermeabilità rispetto all’esterno, à ̈ necessario sostituire l’intera pompa, che nel migliore dei casi, come visto in precedenza, comprende il gruppo di motorizzazione e l’unità di controllo.

Nel peggiore dei casi l’involucro comprende tutti e tre i componenti. E’ comprensibile perciò che, indipendentemente da dove si verifichi il danno, vengano inutilmente sostituiti tutti i componenti della pompa. Di conseguenza à ̈ altrettanto comprensibile l’ingente spreco economico dovuto alla necessità di sostituire anche i pezzi ancora funzionanti ma legati indissolubilmente a quelli danneggiati.

La presente invenzione intende superare gli inconvenienti appena citati.

Un primo scopo dell’invenzione consiste nel realizzare una pompa sommersa perfezionata che consenta di intervenire su e/o sostituire un singolo componente, senza l’obbligo di sostituire anche i restanti componenti.

Un secondo scopo dell’invenzione à ̈ la realizzazione di una pompa sommersa che presenti una caratteristica di impermeabilità paragonabile se non superiore a quella delle pompe sommerse deN’arte nota.

Inoltre, à ̈ un ulteriore scopo dell’invenzione la realizzazione di una pompa sommersa perfezionata che consenta di rendere flessibile l’assemblaggio dei vari componenti della pompa in base alle esigenze del cliente.

Gli scopi detti sono raggiunti da una struttura della pompa sommersa perfezionata avente le caratteristiche secondo la rivendicazione principale.

Ulteriori caratteristiche della pompa sommersa perfezionata vengono descritte nella rivendicazioni dipendenti.

Vantaggiosamente la pompa sommersa perfezionata consente un notevole risparmio economico durante gli interventi di manutenzione e/o sostituzione dei componenti.

Un ulteriore vantaggio consiste nel fatto che la pompa sommersa perfezionata dell’invenzione consente di aumentare la capacità di isolamento termico dei componenti che generano maggiormente calore (inverter).

Gli scopi ed i vantaggi detti verranno meglio evidenziati durante la descrizione di una preferita forma di esecuzione dell’invenzione che viene data al seguito a titolo indicativo e non limitativo facendo riferimento alle allegate tavole di disegno ove:

- la fig. 1 rappresenta una vista assonometrica della pompa sommersa perfezionata dell'invenzione;

- la fig. 2 rappresenta la vista frontale della pompa sommersa perfezionata dell'invenzione in forma esplosa;

- la fig. 3 rappresenta una sezione secondo un piano verticale della pompa sommersa perfezionata dell'invenzione;

- la fig. 4 rappresenta i mezzi a flangia appartenenti alla pompa sommersa perfezionata dell'invenzione;

- la fig. 5 rappresenta l'impianto di pompaggio comprendente la pompa sommersa perfezionata dell'invenzione.

La pompa sommersa dell’invenzione à ̈ rappresentata nel suo complesso nelle figg. da 1 a 3 ove à ̈ indicata con 1.

Si osserva in fig. 3 che la suddetta pompa sommersa perfezionata 1 comprende un’unità di pompaggio 2 che, nella preferita forma esecutiva qui descritta, presenta una pluralità di giranti 3 connesse coassialmente tra loro una sopra l’altra (multistadio) per il pompaggio del liquido L, nella maggior parte dei casi acqua, presente nel sottosuolo S, come rappresentato in fig. 5.

In differenti forme esecutive la pompa sommerse perfezionata 1 dell’invenzione potrebbe comprendere un’unica girante 3 disposta nella così detta configurazione monostadio.

L’unità di pompaggio 2 prevede, inoltre, una bocca di ingresso 4 da cui à ̈ fatto entrare il liquido L da pompare, solitamente realizzata a valle delle giranti 3, ed una bocca di uscita 5 che permette appunto la fuoriuscita dalla stadio di pompaggio del liquido L da dirigere verso le utenze U.

La suddetta pompa sommersa 1 dell’invenzione comprende, ulteriormente, un gruppo di motorizzazione 6 meccanicamente connesso alle giranti 3 dell’unità di pompaggio 2, in modo da realizzarne la rotazione, come si osserva in fig. 3.

In particolare, nella preferita forma esecutiva qui descritta, il gruppo di motorizzazione 6 comprende un motore 7 di tipo elettrico che, preferibilmente ma non necessariamente, presenta uno statore 8 composto da una pluralità di avvolgimenti disposti in modo tale da definire una cavità 9 al cui interno à ̈ inserito il rotore 10.

Lo statore 8 risulta ermeticamente isolato dall’ambiente esterno e dal rotore 10, il quale invece à ̈ posto a contatto con il liquido L presente all’esterno che consente il suo raffreddamento.

In particolare, nella preferita forma esecutiva qui descritta, la cavità 9 dove à ̈ inserito il rotore 10 non à ̈ direttamente comunicante con la zona in cui à ̈ dislocata la pluralità di giranti 3, per cui il liquido L di raffreddamento, pur essendo il liquido presente all’esterno, non viene poi pompato e spinto verso la superficie,

In forme esecutive alternative non à ̈ escluso che il liquido L utilizzato per il raffreddamento del rotore 10, venga direttamente pompato dalla pluralità di giranti 3.

Il rotore 10, inoltre, presenta un albero di rotazione 11 , che come già detto, risulta meccanicamente connesso alle suddette giranti 3.

E’ prevista poi un unità di controllo 12 del suddetto gruppo di motorizzazione 6, che, a tal fine, viene elettricamente connessa con quest’ultimo.

Nella preferita forma esecutiva qui descritta l’unità di controllo 12 à ̈ un dispositivo inverter 121, il quale riceve la tensione di alimentazione dall’esterno tramite mezzi di connessione elettrica 13 e la modula in frequenza e/o ampiezza per poter guidare opportunamente la rotazione del motore 7 stesso.

Tali mezzi di connessione elettrica 13, infatti, nella preferita forma esecutiva comprendono un primo cavo elettrico di potenza 131 che consente di collegare la suddetta unità di controllo 12 con una sorgente esterna di alimentazione 103, come si osserva in fig. 5.

E’ previsto, inoltre, un ulteriore cavo elettrico di tipo seriale 132 che consente la comunicazione bidirezionale tra la stessa unità di controllo 12 e dispositivi esterni di supervisione 101 , in modo che possano essere scambiati dati informativi tra la suddetta pompa sommersa 1 dell’invenzione e la superficie.

In una differente forme esecutiva qui non descritte, i mezzi di connessione elettrica 13 comprendono un unico cavo elettrico che funge sia da collegamento per portare l’alimentazione all’unità di controllo 12 e quindi al gruppo di motorizzazione 6, sia come trasmissione dati implementando la tecnica delle onde convogliate. Preferibilmente ma non necessariamente, come si nota in fig. 2, i mezzi di connessione elettrica 13 sono collegati all’unità di controllo 12 in corrispondenza del fondo 14 di quest’ultima e quindi della pompa sommersa perfezionata 1 dell’invenzione tramite un elemento di connessione 15.

In differenti forme esecutive tali mezzi di connessione elettrica 13 potrebbero essere inseriti nella struttura della pompa sommersa 1 in qualsiasi altro punto differente dal fondo 14.

Secondo l’invenzione, come si osserva in fig. 1 , la preferita forma esecutiva dell’invenzione prevede che l’unità di controllo 12 sia disposta all’interno di un primo involucro 16 connesso tramite mezzi a flangia 17 ad un secondo involucro 18 che contiene il gruppo di motorizzazione 6 e l’unità di pompaggio 2.

Questa caratteristica consente di rendere indipendenti i due blocchi (unità di controllo 12 e gruppo di motorizzazione 6/unità di pompaggio 2) e allo stesso tempo garantire un adeguato isolamento termico e una necessaria tenuta stagna di entrambi, come si osserva in fig. 2. Come si nota in fig. 3, nella forma esecutiva qui descritta i suddetti mezzi a flangia 17 sono stabilmente connessi al primo involucro 16, che contiene l’unità di controllo 12, mediante un filo di saldatura 19. Al contrario, la connessione dei suddetti mezzi a flangia 17 con il secondo involucro 18 in cui à ̈ contenuto il gruppo di motorizzazione 6 avviene in modo amovibile tramite mezzi di aggancio 20, come per esempio viti bullonate 21 , rappresentate in fig. 3.

In particolare, sempre secondo la preferita forma esecutiva, come si nota in fig. 4 i suddetti mezzi a flangia 17 prevedono delle rientranze 22 che permettono di inserire all'interno di opportuni fori filettati 23 e fissare al secondo involucro 18 i suddetti mezzi di aggancio 20 dall’esterno.

In una differente forma esecutiva qui non descritta i mezzi a flangia 17 potrebbero essere connessi in modo amovibile anche nei confronti del primo involucro 16.

Inoltre, nella preferita forma esecutiva, i suddetti mezzi a flangia 17 comprendono al loro interno elementi di connessione elettrica 24 che permettono il passaggio della tensione di alimentazione, opportunamente modulata dall’unità di controllo 12, al gruppo di motorizzazione 6.

In particolare, i suddetti elementi di connessione elettrica 24 comprendono un connettore maschio a pressione 25 che à ̈ atto ad accoppiarsi con un relativo connettore femmina 26 posto nel fondo 27 del gruppo di motorizzazione 6, come si nota in fig. 2.

Il connettore maschio a pressione 25 evita che ci sia un’inopportuna penetrazione del liquido L esterno all’interno dei due blocchi.

Per quanto riguarda il secondo involucro 18, nella preferita forma esecutiva qui descritta e come si osserva in fig. 2, inoltre, esso à ̈ costituito da un primo contenitore 28 in cui viene inserita l’unità di pompaggio 2 e un secondo contenitore 29 in cui à ̈ inserito il gruppo di motorizzazione 6.

I due contenitori 28 e 29, anche in questo caso, sono indipendenti tra loro e connessi l’uno all’altro tramite un elemento a flangia 30.

Ancora nella preferita forma esecutiva qui descritta e rappresentata in fig. 2 il suddetto elemento a flangia 30 risulta stabilmente connesso al secondo contenitore 29 in cui à ̈ dislocato il gruppo di motorizzazione 6 mediante un filo di saldatura 31.

In maniera differente, tale elemento di flangiatura 30 à ̈ connesso in modo amovibile al primo contenitore 28 dell’unità di pompaggio 2 tramite mezzi di aggancio 32, come per esempio viti bullonate.

In una differente forma esecutiva qui non descritta il suddetto elemento a flangiatura 30 Ã ̈ connesso in maniera amovibile ad entrambi i contenitori 28 e 29 mediante mezzi di aggancio.

Tale elemento a flangia 30, inoltre, nella preferita forma esecutiva rappresentata in fig. 2, comprende una bronzina 33 e mezzi di tenuta 34, come per esempio anelli O-ring, atti ad accogliere un’estremità dell’albero di rotazione 11 per poter isolare la cavità 9, dove à ̈ disposto il rotore 10, dalla parte in cui sono dislocate le suddette giranti 3.

Con tale configurazione risulta chiaro che i tre blocchi (28, 29 e 16) che costituiscono la pompa sommersa 1 dell’invenzione sono tra loro indipendenti e facilmente sostituibili in maniera singola.

In una forma esecutiva alternativa qui non rappresentata, il secondo involucro 18 potrebbe contenere al suo interno, con opportuni accorgimenti, sia il gruppo di motorizzazione 6 che l’unità di pompaggio 2, rendendo i due elemento non scindibili tra loro in caso di manutenzione o sostituzione.

Come si nota in fig. 1 , preferibilmente ma non necessariamente il primo e il secondo involucro 16 e 18 presentano una forma cilindrica allungata, in modo che la pompa sommersa 1 dell’invenzione sia adatta ad essere inserita nelle tubazioni T interrate appartenenti ad un impianto idrico e rappresentate in fig. 5.

Per quanto riguarda il primo involucro 16, come si può osservare in fig. 3, nello spazio 35 definito da quest’ultimo e dall’unità di controllo 12, sono inseriti mezzi di isolamento 36, che nella preferita forma esecutiva qui descritta comprendono un materiale di riempimento 37. In particolare, il suddetto materiale di riempimento 37 à ̈ resina che viene inserita allo stato fluido e che successivamente subisce un processo di solidificazione.

In questa maniera l’unità di controllo 12 all’interno del primo involucro 16 viene totalmente avvolta da questo materiale di riempimento 37 che, una volta solidificato, lo isola dall’esterno.

Inoltre, tale materiale di riempimento 37 consente di dove una maggiore protezione della stessa unità di controllo 12 in caso di eventuali urti accidentali con entità esterne.

Ulteriormente tale materiale di riempimento 37 presenta nella preferita forma esecutiva un’alta capacità di dissipazione termica, consentendo perciò di diffondere il calore realizzato dai componenti elettrici/elettronici appartenenti aM’unità di controllo 12 verso l’esterno.

Tale operazione di riempimento può vantaggiosamente essere eseguita anche in corrispondenza della porzione in cui à ̈ inserito lo statore 8 in modo da ottenere gli stessi effetti appena descritti.

Come si osserva in fig. 5 la pompa sommersa 1 dell’invenzione viene utilizzata a valle di un impianto di pompaggio 100, anch’esso protetto dal presente brevetto, e connessa ad un dispositivo esterno di supervisione 101 , come una centralina di supervisione 102 disposta in superficie, tramite i suddetto mezzi di connessione elettrica 13, in particolare il cavo elettrico di tipo seriale 132.

In questo caso à ̈ possibile eseguire una continua supervisione del funzionamento della pompa sommersa 1 dell’invenzione, in modo da poter cambiare se necessario i suoi parametri.

Inoltre tali mezzi di connessione elettrica 13, in particolare il cavo elettrico di potenza 131, come già detto, consentono di collegare la stessa pompa sommerse 1 dell’invenzione a sorgenti esterni di alimentazione 103.

Operativamente la pompa sommersa perfezionata 1 dell’invenzione consente ad un operatore in fase di manutenzione o di sostituzione di agire esclusivamente sul blocco funzionale che presenta dei problemi senza andare a toccare o sostituire il resto dei componenti.

In base a quanto detto si comprende quindi che la pompa sommersa perfezionata dell’invenzione raggiungono tutti gli scopi prefissati.

In particolare l’invenzione raggiunge lo scopo di realizzare una pompa sommersa perfezionata che consenta di intervenire su e/o sostituire un singolo componente, senza l’obbligo di sostituire anche i restanti componenti.

Un secondo scopo raggiunto dall’invenzione consiste nella realizzazione di una pompa sommersa che presenti una caratteristica di impermeabilità paragonabile se non superiore a quella delle pompe sommerse dell’arte nota.

Infine à ̈ raggiunto anche lo scopo dell’invenzione di realizzare una pompa sommersa perfezionata che consenta rendere flessibile l’assemblaggio dei vari componenti della pompa in base alle esigenze del cliente.

In fase esecutiva, alla pompa sommersa perfezionata dell’invenzione e all’impianto di pompaggio, potranno essere apportate varianti esecutive che, quantunque non rappresentate e non descritte in questa sede, qualora dovessero rientrare nel contenuto delle rivendicazioni che seguono, saranno tutte da ritenersi protette dal presente brevetto.

Claims (9)

1. RIVENDICAZIONI 1) Pompa sommersa (1) del tipo comprendente: - un’unità di pompaggio (2) comprendente almeno una girante (3) per il pompaggio di un liquido (L) proveniente da una bocca di ingresso (4) verso una bocca di uscita (5); - un gruppo di motorizzazione (6) meccanicamente connesso a detta almeno una girante (3); - un'unità di controllo (12) elettricamente connessa a detto gruppo di motorizzazione (6), essendo detta unità di controllo (12) disposta all’interno di un primo involucro (16) connesso tramite mezzi a flangia (17) ad un secondo involucro (18) contenente almeno detto gruppo di motorizzazione (6); - mezzi di connessione elettrici (13) connessi a detta unità di controllo (12) per il collegamento tra detta pompa sommersa (1) e dispositivi di supervisione e/o sorgenti esterne di alimentazione (101 , 103); caratterizzata dal fatto che detti mezzi a flangia (17) comprendono elementi di connessione elettrica di potenza (24) per la connessione tra detta unità di controllo (12) e detto gruppo di motorizzazione (6), dove detti elementi di connessione elettrica di potenza (24) comprendono un connettore maschio a pressione (25) atto ad accoppiarsi con un relativo connettore femmina (26) posto sul fondo (27) del gruppo di motorizzazione (6).
2. 2) Pompa sommersa (1) secondo la rivendicazione 1) caratterizzata dal fatto che detti mezzi di connessione elettrica (13) sono collegati in corrispondenza del fondo (14) di detta unità di controllo (12) tramite un elemento di connessione (15).
3. 3) Pompa sommersa (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzata dal fatto che detti mezzi di connessione elettrica (13) comprendono un primo cavo elettrico di potenza (131) per la fornitura di alimentazione elettrica a detta unità di controllo (12) ed un secondo cavo di tipo seriale (132) per la trasmissione bidirezionale di dati tra detta unità di controllo (12) e detti dispositivi esterni di supervisione (101).
4. 4) Pompa sommersa (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzata dal fatto che detto secondo involucro (18) comprende un primo contenitore (28) in cui viene inserita detta unità di pompaggio (2) e un secondo contenitore (29) in cui à ̈ inserito detto gruppo di motorizzazione (6), detto primo contenitore (28) e detto secondo contenitore (29) sono connessi tra loro tramite un elemento a flangia (30).
5. 5) Pompa sommersa (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni tra 1) e 3) caratterizzata dal fatto che detto secondo involucro (18) contiene detta unità di pompaggio (2) e detto gruppo di motorizzazione (6).
6. 6) Pompa sommersa (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzata dal fatto che tra detto primo involucro (16) e detta unità di controllo (12) à ̈ definito uno spazio (35) comprendente un materiale di riempimento (37) atto a diffondere verso l'esterno il calore realizzato da detta unità di controllo (12).
7. 7) Pompa sommersa (1) secondo la rivendicazione 6) caratterizzata dal fatto che detto materiale di riempimento (37) Ã ̈ resina.
8. 8) Pompa sommersa (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzata dal fatto che detto primo e detto secondo involucro (16, 18) presentano una forma essenzialmente cilindrica.
9. 9) Impianto di pompaggio (100) del tipo comprendete almeno un dispositivo esterno di supervisione (101) disposto in superficie ed una pompa sommersa (1) del tipo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti elettricamente connessa a detto dispositivo esterno di supervisione (101) tramite detti mezzi di connessione elettrica (13). Per incarico.