IT7302977A1 - Elemento pompante del tipo a pattino per una pompa od un motore. - Google Patents

Description

[0001] 1128 100 083 0 4/49526 mb Deserizione dell invenzione avente per titolo: ""ELEMENTO POMPANTE DEL TIPO A PATTINO PER UNA POMPA OD-UN MOTORE ILI 1 a nome: TRW Ine.

[0002] 23555 Euclid-Avenue, Cleveland, 0hio 44117 =(U.S.A) di nazionalita statunitense edelettivamente domicilia ta a Milano, Via Dogana L, presso il mandataria Uffi cio Brevetti Ing.

[0003] C.

[0004] Gregorj r 11 0IC.1973 2977 Depositato il N.

[0005] La presente invenzione si riferisce esclu sivamente ad un tipo di pompa, talvolta_usabile come motore, nota come pompa a palette del tipo a pattino i scorrimento.

[0006] Piu in particolare, la presente inven.

[0007] zione si riferisce ad una specifica struttura di 1 paletta pompante a pattino per una pompa_del tipo a amera in espansione in cui un punto tdi incrocio od arco tangente viene posto in condizione di tenuta me hiante l'interposizione di una parte minima di una paletta pompante a pattino nella posizione di tenuta ai arco tangente in ogni istante.

[0008] CICEREVETTI ZSCRECORJ La massima parte della tecnologia nota e rivolta ad una forma di pompa nota agli esperti nel campo, come pompa a tenuta ad arco tangente.

[0009] Tale tipo di pompa prevede in modo caratteristico un elemento di tenuta sulla periferia del rotore in corrispondenza del punto di incrocio tra le luci di Top etueduod rttun eordt4 eun tp eseaaue tp ettosr tipo a camera in espansione.

[0010] I oncetto generale di unacosiddetta strut tura di tenuta a pattino in cui una parte minima di un pattino interposta in una posizione di tenuta ad arco tangente in ogni istante stato descritto nella tecnica nota.

[0011] Tuttavia, nessuna delle strutture ai pompa fino ad ora note nella tecnica e in grado di soddisfare le .caratteristiche di durata ad alta velocita e di eliminazione della rumorosita che sono vitali per rispondere alle attuali esigenze richiedem ti un grado di soiisticazione o complessita per appliy cazioni di comando idraulico ad alte pressioni, per esempio, per l'impiego come pompe di servosterzo su veicoli guidabili.

[0012] A causa della complessita dei fe- homeni di generazione di rumori e delle perturbazion: linamiche derivanti dalla virtuale azione libera del orpo della paletta pompante a pattinO, il preciso osizionamento e le specifiche proporzioni geometri- CEVETTI A.TEGORJ che sono assolutamente essenziali per realizzare una pompa che sia soddisfacente per vasti impieghi comme ciali ovvero industriali e per ottenere uno stato di acettabilita commerciale.

[0013] La maggior corsa richiesta per alcune.appli cazioni allo scopo di soddisfare maggiori requisiti di potenza e risultatg difficile da ottenere con una pompa utilizzante tipi convenzionali di pattino.

[0014] Le haggiori caratteristiche di accelerazione nel foro od alesaggio hanno portato a prematuri guasti in alcuni casi dovuti alla cosiddetta sovraoscillazione della paletta a pattino: Tale problema viene ancora ulte- riormente aggravato nel tentativo di realizzare una tenuta per pattino anzicche una tenuta ad arco tan- gente.

[0015] Solitamente il numero dei pattini viene aumen tato, da cui la necsssita di limitare la dimensione @el foro a camma e l'insorgere dei problemi dovuti* @ maggiori difficolta nei confronti del controllo della.

[0016] conseguente azione dinamica critica.

[0017] Un tipico pattino della tecnica nota llustrato in figura 1 dei disegni in cui e rappre- $entata una paletta.

[0018] di pompaggio a pattino.che stata usata largamente in commercia sin dal 1965.

[0019] In tale $truttura in cui viene utilizzata una tenuta del tipo tengente e.

[0020] prevista una paletta di pompaggio a pat- ETT1 C tino che ha un rapporto sostanziale tra larghezza comando (w/D): Inoltre, il minor numero di palette di pompa a pattini permette l'utilizzazione di palette che hanno una grande massa (M) e pertanto la forza centrifuga (C.F.) agente sulle palette pompanti e maggiore di quella per pattini aventi una massa mi- nore.

[0021] Le palette pompanti a pattino sono pure carat- terizzate da una cosiddetta rampa di salita prevista rezione diretta sostanzialmente radialmente verso l'ssterno.

[0022] Per una stabilita ottimale, la paletta del- la pompa a pattino e appoggiata sul bordo della fes- sura del rotore.

[0023] In conformita alla presente invenzione, e stata determinata una relazione tra un rotore a tenuta a pattino ed un pattino: che realizza un preci so proporzionamento e specifiche prpporzioni geo- metriche essenziali per una buona pompa.

[0024] Pertanto, la pompa della presente invenzione ha una struttura pattino che presenta un rapporto tra larghezza e a comando (w/D) minore.

[0025] Inoltre, siccome viene utiliz- zato un maggior numero di pattini, la massa compara- tiva di ciascun rispettivo pattino e ridotta, otte- nendosi cosi una minor forza centrifuga (C.F.) eser citata su un singolo elemento di paletta pompante a pattino.

[0026] Una rampa di salita noye richiesta ma si eun ep oteuoj ouetdpx ottepptsoo un exezztttsn qnd tacca nel rotore.

[0027] in corrispondenza.del bordo della fessura.

[0028] Secondo la presente invenzione si riconosce che una banda di comando.

[0029] selettiva stretta rende ottimale la stabilita con un momento di comando mini- mo..

[0030] La presente invenzione fornisce pure una curvatura della superficie inferiore del pattino realizzante un contatto con una molla in modo evi- tare una eccessiva azione a colonna, riducendo cosi l'usura della molla ed evitando una maggior altezza del pattino: Nei disegni: La figura 1 e una vista in sezione par- ziale di un sistema della tecnaea nota mostrante una aletta di pompaggio a pattino tipica del tipo che viene usata in una pompa avente una tenuta ad arco tangente.

[0031] La figura 2 e una yista simile alla figura 1 ma mostrante la nuova paletta di pompaggio a pattno della presente invenzione inclusa in una pompa con tenuta a pattino contemplata dalla presente invenzio- AIEGC La figura 3 una vista similealla figura 2, ma mostrante ulteriori particolari e relazioni tra le varie parti della pompa e.in.

[0032] conformita ai principi della presente invenzione.

[0033] La figura 4 e una vista in alzata d'estre- mita dell'elemento pompante con tenuta a pattino pre! visto in conformita ai principi della presente inveng zione; e la figura 5 una vista in alzata laterale dell'elemento a paletta pompante a pattino nella fi gura 4.

[0034] La figura 1 mostra un sistema secondo ia tecnica.

[0035] nota che ha trovato un vasto impiego commer- ciale sin dal 1965.

[0036] Vi e pertanto un anello a camma 10 avente un foro a camma i1 formante la parete ester na di una camera di pompaggio presentante un lato di entrata e un lato di uscita, i rispettivi lati essendo indicati con scritte.

[0037] Ruotabile entro la camera di pompaggio vi un rotore 12 avente una pluralita di @essure periferiche 13 iascuna dotata di una parete di fond 14 contro cui si appoggia una estremita di una molla ad elica 16.

[0038] L'altra estremita della molla ad elica 16 e in impegno con una superficie ricurva o super- GCR 6icie inferiore 17 di un elemento pompante 18.del tipo a pattino avente due aree esterne 19 e 2Q su lati opposti di un incayo centrale 21.

[0039] Uno dei fian chi laterali..dell'elemento pompante a pattino.18 e dotato di una rampa di salita 22.

[0040] La larghezza dell'elemento pompante del tipo a pattino 18 e indicata con W e la profondita dell'ar- co di lavoro nella camera di pompaggio indicato con: D.

[0041] La scritta "C.F." sta ad indicare gli effetti de] la forza centrifuga e: il baricentro della paletta di pompaggio e indicato con C.G.

[0042] Si comprendera che la pompa della figura 1 impiega una tenuta ad arco tangente, cioe, la periferia esterna del rotore 12 va tenuta contro la parete 11 del foro in ccrrispon denza di un punto di incrocio tra le luci di uscita e di entrata.

[0043] A.questo proposito si comprendera che la parete 11 del foro pud essere a singolo lobo con una singola luce di entrata ed una singola lucedi uscita, oppure si puo anche prevdere una camera di pompaggio a due lobi o a piu lobi in modo che si possa avere piu .di un singalo impulso di pompaggio ad ogni rotazione del rotore 12.

[0044] In virtu del sistema della tecnica.nota rappresentato in figura 1, un numero minore di pattini consente una grande massa indicata con M.

[0045] Il pattino, della figura 1 presenta un sostanziale rapporto tra larghezza e comando (w/D) e la rampa di salita 22 tende a spostare il pattino verso l'esterno durante il funzionamento/ Gli attuali requisiti per una caratteristica di tenuta dei pattini unitamente ai requisiti di mag gior corsa e di maggiori portate conduce ad ulteriori complessita nella relazione fro-pattino.

[0046] In generale, per la progettazione: di una tenuta a pattino, e necessario un numero maggiore di pattini per garantire che almeno un pattino sia in- terposto nella posizione di tenuta di arco tangente .in ogni istante.

[0047] Il maggior numero dei pattini tuttavia a sua volta, conduce alla necessita di ridurre la larghezza del pattino per l'adattamento all'area ra- diale e circonferenziale limitata disponibile sul nel rotore tra i pattini adiacenti.

[0048] La riduzione della larghezza del pattino, a sua volta, produce una condizione di sovraoscillazione dinamica in quanto il pattino piu stretto con la sua massa minore pre- senta una minor forza centrifuga e una guida minore sulla periferia del foro, con un grande gioco sul bordo della, fessura del.

[0049] rotore.

[0050] : In conformita alla presente invenzione, tuttavia, viene previsto unnfattore di compensazione del gioco minore; assicurando cosi un impedimentg della sovraoscillazione e migliorando la stabilita Ci vi ne effettuato mediante un controllo.

[0051] preciso della posizione di impegno tra il rotore ed il fianco della paletta i pompaggio a pattino.

[0052] In tal'modo, per ad elevata velocita deve esistere un momento di co- mando.minimo.

[0053] Nella.figura 2, la paletta di pompaggo a pattino della presente invenzione rappresentata in generale con 30.

[0054] Nella figura 3, le forze agenti sul pattino sono state illustrate nella direzione di ro- tazione in senso antiorario, come rappresentato dalla freccia 31 applicata in corrispondenza del bordo, del la fessura o.

[0055] tacca.

[0056] Il pattino comandato reagisce virtualmente attraverso un punto.

[0057] indicato nella figura 3 con la lettera "o" cHe costituisce un punto di rotazione ed oscillazinne incerrispondenza della parte anteriore della paletta di pompaggio a pattino.

[0058] In tal modo, i momenti nella condizione di stabilita agenti sul pattino: sonot.: Si puo rilevare che la forza d'attrito e la forza.

[0059] centrifuga sono gli unici fattri che impediscono alla paletta pompante a pattino di ruotare attorno al punto "o": I momenti nella condizione istabile sono: (Foonand(D)+ Marip.

[0060] 1/2 w (Fo + Fg) Si pud rilevare che la tendenza all'instabilita au- menta con w.

[0061] O..D= d,-o con il momento Il controllo della rumorosita dovuto alla necessita di eseguire una tenuta nell'arco tangente con il pattino e piu critico.

[0062] Pertanto, i giqchi tra pattino e fessura devono essere antenuti nei karpri piu stretti possibili entro i limiti di fabbricazione alta nella fessura aumenta il gioco del pattino nell'ar co di lavoro.

[0063] In conformita ai principi della presente invenzione e stato determinato che la seguente pro- Top (M) ezzoy2xeT ex4 oodde :eot4o auozod pattino misurata dalla protuberanza massima di cia- scun fianco del pattino eprorondiaa di contatto W/D2,6 = 2,8.

[0064] Passando ora alla figura 4, in essa e rappresentat il pattino da solo e si rilevera che il pattino ha una superficie ricurva di fianco 32 su ur lato e una superficie ricurva di fianco 33 sull'altro lato.

[0065] Inoltre, e prevista una superficie inferiore 34 del pattino ed una superficie superiore del pattino divisa in due sezioni 36 e37 separate da un incavo centrale 38.

[0066] In tal modo, le sezioni di superficie superiore 36 e 37 determinano l'arco di contatto cir conferehziale che e indicato con CA: La profondita di contatto misurata sul pattino va dalla tangente alla superficie superiore 36 e/o 37 al centro.

[0067] del fianco di.

[0068] comando 32 e tale profondita e indicata con D.

[0069] In conformita ai principi della presente in- venzione, la seguente proporzione e critica: rapportb tra arco di contatto circonferenziale e profondita di contatto C./D=1,4 - 1,9.

[0070] Ancora un'altra caratteristica critica e la forma del contorno del fondo del pattino in relazione alla durata e al funzionamento della molla di supporto.

[0071] Mentre il pattino piu largo usato nel tipo di tenuta tangente come ad esempio il pattino 18 (figura 1) era sostanzialmente fondo, si e scoperto.che una par ticolare.

[0072] forma curva, come quella realizzata dalla presente invenzione, e ottimale per garantire una suf ficiente durata della molla.

[0073] Pertanto, la superficie del pattino o la superficie inferiore del pattino deve impegnarsi in corrispondenza o in prossimita dal cen tro della molla in modo da evitare una eccessiva azib ie a colonna.

[0074] E necessario un arco in modo da otte nere un contatto di superficie anziche un contatto puntiforme.

[0075] Tale relazione riduc ong l'usura della molla.

[0076] Inoltre, la geometria del pattino richiede una curva appiattita per evitare di aumentare llaltez.

[0077] za dal pattino.: Come illustrato nella figura 2, l'altezza della molla e indicata con S., mentre il diametro della molia indicato con Sp: Si prevede con la presente invenzione che la curvatura della superficie inferiore del pattino sia farmata nel modo illustrato in 34 per consentire una oscillazione non ostacolata della molla senza attrito della molla nel suo foro di guida circostante.

[0078] Analiticamente, tale relazione e definita come una curva la cui curvatura ha una: varia- zione entro un intervallo di 2,5-5% del raggio della molia misurato dal centro della molla.

[0079] Inolt e stato determinato che un rapportq della molla, cioe il rapporto tra la lunghezza Sl della molla e.il diam tro S, della molla di 1,55/1 Q meno nella posizione installata fornisce l'appro- priata relazione per una buona geometria della molla per una buona geometria della pompa e pergli aspett: dinamici ctoe il grado di accelerazione del foro e cosi via per-un buon funzionamento della pompa.

[0080] Si comprendera che la pompa della presente invenzione, come illustrato nelle figure 2-5, comprese ha un alloggiamento avente una parete del foro a camma formante una camera di pompaggio per una pompa del tipo a camera in espansione e comprendente in zioni rispettive di entrata e di useita della camera di pompaggio ed un rotore nella detta camera di pom- paggio avente una pluralita di tacche periferiche circonferenzialmente distanziate per supportare una corrispondente pluralita di palette a pattino e tali tacche e palette essendo previste in un numero suffi- ciente a posizionare almeno una di queste palette nell'arco di incrocio in ogni istante: Dotaado i un pattino di una larghezza e di un arco dik contatto nonche/una curvatura della su- perficie inferiore del pattino determinata in con- formita alle limitazioni qui definite, la relazione essenziale pertinente al foro a camma del pattino ver- ra stabilita in modo che possa venir realizzata una tenuta efficiente del pattino in una pompa in grado di soddisfare le caratteristiche di rumorosita e di durata aile alte velocita in una pompa costruibile i.n scala industriale.

[0081] .

Claims (1)

1. RIVENDLCAZIONI 1: Pompa caratterizzata dal fatto di comprendere un alloggiamento avente una parete di un foro a .camma formante una..camera di pompaggio per una pompa del tipo a camera in espansione e comprendente in particolare un arco di incrocio disposto tra rispet tive porzioni di entrata e di uscita della camera di pompaggio, un rotore nella detta camera di.

pompaggib avente una pluralita di tacche periferiche circon- ferenzialmente distanziate per supportare una corrif spondente pluralita.

di palette a pattino e tali tacche e palette essendo previste in un numero sufficiente a posizionare almeno una paletta nell'arco di incro cio in ogni istante, e ciascuna di tali palette a pattino essendo costruita in modo da presentare le seguenti proporzioni nei confronti della relazio- ne.

con il foro.a camma per pattino; ..

.(1) una larghezza del pattino in dimensioni spe- cificate, cioe un rapporto tra la larghezza del pattino.

misurata .dalla protubetanza massima o spor- -oxd et outtted tap oouetJ tu@o tp eatssew ezuo% fondit di contatto, w/D=2,6 - 2,8% (2) un arco .di.

contatto circonferenziale sulla superficie.

esterna di detto pattino di dimen- sioni specificate, cioe un rapporto tra arco di con tatto circonferenziale e profondita di contatto FFICIOECAVETTI CGOR C/D=1,4-1,9.e (a ) una curvatura della superficie infe riore del pattino formata sul detto pattino peycon sentire un'oscillazione della mella non ostacolata a ila molla nel suo foro di guida di senza attrito circondamento, cioe una curvatura su una qualsiasi curva la cui curvatura si sposta entro un intervallo* di 2,5 5% rispetto al raggio.

della molla misurato dal centro del pattino e in cui il rapporto della molla S/Sp e di 1,55/1 o meno nella posizione installata.

2.

Paletta, di pompaggio del tipo a pattino sollecitata da molla, perfezionata, da usare in una pompa dal ti- po avente un rotore a tacche ruotabili in una.camera di pompaggio formando un arco :di lavoro, caratteriz- zata in particolare da: (1) un rapporto tra la larghezza (w) della paletta a pattino.

e la profondita di contatto dell'qr dine di circa 2,6-2,8, in cui w viene misurata in corrispondenza della massima.protuberanza o sporgen za dei fianchi .della paletta a pattino ed in cui # il rapporto tra la larghezza del pattino e la profor- dita di eontatto e w/D, D.essendo la profoadita del- l'arco di lavoro,.

(2).un rapporto tra arco di contatto circon- ferenziale(C e profondita di contatto del'ordinedi cirea 1;4-1,9 (C /D); (3) la curvatura della superficie della parte inferiore del patti e una curva la cui cur vatura si discosta entro un intervallo dell'ordine di circa 2,5-5% del raggio della molla misurato dal centro del pattino;-e dal fatto che (4) la molla ha un rapporta_di molla non superiore a 1 55/1 nella posizione installata, in tra cui il rapporto di molla a la proporzione.la lunghez za della molla e il diametro della stessa (S,/S,) 3.

Pattino da usare in una pompa a pattini avente una larghezza W del pattino, una peofondita di con tatto D e un arco di contatto circonferehziale C.

w/xxx y xxx x Aed in cui il rapporto tra aa lar- ghezza del pattino misurata dalla protuberanza o sporgenza massima di ogni fianco del pattino e la profondita di contatto e W/D = 2,6 - 2,8 ed in cui il rapporto tra l'arco di contatta circonferenziale e la profondita di contatto C,/a e uguale a 1,4-1,9.

4.

Pattino da usare in un pompa a pattini avente ura curvatura della superficie della parte inferiore del pattino formata in modo da consentine una oscilla- zione della moila non ostacolata senza attrito tra la molla e il suo foro di guida di circondamento, la detta curvatura costituendo una curva la cui cur- ETTI vatura si disco t entro un intervallo di 2,5-5% del raggio della molla misurato dal centro del pat tino.

5.Pattino in una pompa a pattini avente un numero sufficiente di pattini in modo che almeno un pattino sia interposto in una posizione di tenuta ad arco tangente in ogni istante, caratterizzato dal fatto di presentare le seguenti proporzioni nei confronti della relazione del foro a camma per pattino: (1) un rapporto tra la larghezza edel pattino misurata dalla protuberanza massima di ogni fianco del pattino.e la profondita di contatto W/D = 2,6 - 2,8; e (2) un rapporto tra arco di contatto circonfere$ziale e profondita di contatto C/D = 1,4 - 1,9.

6.

Pattino in una pompa a pattini secondo la riven dicazione 5, caratterizzato da una curvatura della superficie inferiore del pattino costituente una lo di 2,5-5% del raggio della molla misurato dal centro del pattino.

7.

Molla in una pompa a pattini secondo la rivendi cazione 6, caratterizzata dala fatto che tale molla sollecita il pattino radialmente verso l'esternoed ha un rapporto di molla di 1,55/1 o meno nella po sizione installata in cui il rapporto della molla c.

stituisce la proporzione tra la lunghezzadella moll eil suo diametro Milang UEFICIOBREVETTI Ing..

C.

CREGORJ UFFIC: POVINCI*EE L'INDUSTRIA COME COEA TIGAYATO -BLRGAMO.

11 D1C.

1973 'fficiale-ix RETGAME .