ITMI20131969A1 - Gruppo di pompaggio per alimentare combustibile, preferibilmente gasolio, ad un motore a combustione interna - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

“GRUPPO DI POMPAGGIO PER ALIMENTARE COMBUSTIBILE, PREFERIBILMENTE GASOLIO, AD UN MOTORE A COMBUSTIONE INTERNA”

La presente invenzione è relativa ad un gruppo di pompaggio per alimentare combustibile, preferibilmente gasolio, ad un motore a combustione interna.

In particolare, la presente invenzione è relativa ad un gruppo di pompaggio del tipo comprendente un corpo pompa; almeno un cilindro ricavato nel corpo pompa; un pistone impegnato in maniera scorrevole nel cilindro; ed un dispositivo di azionamento per spostare il pistone con una corsa di aspirazione del combustibile nel cilindro e con una corsa di compressione del combustibile contenuto nel cilindro stesso.

Il gruppo di pompaggio comprende, inoltre, un condotto di aspirazione del combustibile all’interno del cilindro, una valvola di aspirazione montata lungo il condotto di aspirazione per controllare selettivamente l’alimentazione del combustibile nel cilindro, un condotto di mandata del combustibile al motore a combustione interna, ed una valvola di mandata montata lungo il condotto di mandata per controllare selettivamente l’alimentazione del combustibile al motore a combustione interna.

Generalmente, la valvola di aspirazione comprende un corpo valvola bloccato all’interno del corpo pompa, un otturatore impegnato in maniera scorrevole attraverso il corpo valvola per spostarsi tra una posizione di apertura ed una posizione di chiusura del condotto di aspirazione, ed almeno una guarnizione anulare interposta tra il corpo valvola ed il corpo pompa coassialmente ad un asse longitudinale dell’otturatore stesso. Normalmente l’otturatore è sottoposto all’azione di mezzi elastici.

La guarnizione anulare, che assicura la tenuta di testa tra corpo valvola e il corpo pompa, è realizzata normalmente con una rondella di tenuta in acciaio dolce.

E’ stato rilevato sperimentalmente che durante il funzionamento ciclico del gruppo di pompaggio ad alta pressione prendono luogo delle deformazioni radiali degli elementi assemblati tra di loro ed una relativa perdita di gasolio dalla parte del corpo valvola di aspirazione.

Come è noto, durante la corsa di compressione del pistone la pressione del combustibile aumenta nel cilindro e genera sul corpo valvola e sull’otturatore una spinta assiale parallela all’asse longitudinale dell’otturatore stesso e sulla guarnizione anulare una spinta radiale sostanzialmente trasversale all’asse longitudinale dell’otturatore.

Si ricorda che, durante le normali condizioni di pompaggio, a valle della valvola di aspirazione si raggiungono facilmente pressioni del gasolio intorno ai 3000bar.

A causa di queste azioni combinate i gruppi di pompaggio noti del tipo sopra descritto presentano alcuni inconvenienti principalmente derivanti dal fatto che la spinta assiale agente sul corpo valvola e la spinta radiale agente sulla guarnizione anulare hanno le seguenti conseguenze:

- un leggerissimo innalzamento del corpo valvola rispetto alla guarnizione elastica su cui è appoggiato;

- uno spostamento radiale relativo tra la guarnizione anulare ed il corpo valvola;

- uno spostamento radiale relativo tra la guarnizione anulare ed il corpo pompa; ed

- una conseguente usura del corpo pompa, del corpo valvola, e delle due superfici di appoggio della guarnizione anulare.

I miglioramenti di progettazione del gruppo di pompaggio proposti mediante la presente invenzione partono dalla necessità di diminuire l’usura della guarnizione anulare (rondella elastica) facendo in modo che la parte del corpo pompa che afferisce alla porzione superiore del cilindro si deformi leggermente verso l’alto, a causa delle pressioni considerevoli (abbiamo detto intorno ai 3000bar) presenti nel cilindro, in modo da stringere “a pinza” la guarnizione anulare (rondella elastica) tra una superficie inferiore del corpo valvola ed una superficie di termine superiore del cilindro.

Per consentire questa deformazione si è pensato, in maniera inventiva, di realizzare un scasso di alleggerimento sulla superficie del cilindro, in modo che si abbia, immediatamente sopra lo scasso, una porzione del corpo pompa che si possa facilmente deformare per effetto della presenza di gasolio in pressione nello scasso stesso.

E’ chiaro che l’entità dell’azione del gasolio in pressione sulla porzione deformabile del corpo pompa dipenderà dalla pressione effettiva del gasolio presente nella tasca costituita dallo scasso, e dalla ampiezza della superficie superiore dello scasso stesso. Basandosi, quindi, su queste considerazione il progettista potrà disegnare convenientemente la forma dello scasso e stabilire la profondità dello scasso stesso in modo da realizzare una spinta efficace sulla porzione del corpo pompa. Tale spinta potrà effettivamente deformare la porzione del corpo pompa soltanto se il progettista nel calcolo della profondità dello scasso ha tenuto in debito conto il tipo di materiale (per esempio si è basato sulle caratteristiche meccaniche del materiale stesso) con cui è costruito il corpo pompa stesso.

In altre parole, se il corpo pompa, come spesso accade, è realizzato con un materiale poco deformabile, il progettista dovrà trovare la giusta profondità dello scasso per ottenere, a parità di pressione del gasolio nel cilindro, una forza di spinta tale da deformare la porzione di corpo pompa in modo che, di concerto con la superficie inferiore del corpo valvola, si ottenga una stretta “a pinza” efficace sulla rondella elastica, per fare in modo che quest’ultima resti in una posizione bloccata e non strisci usurandosi.

Lo scasso, inoltre, non deve essere neanche troppo alto (altezza presa in una direzione parallela a quella dell’asse centrale di simmetria del cilindro) perché il pistone deve essere sempre guidato, nelle sue corse cicliche tra il PMS ed in PMI, dalla superficie cilindrica del cilindro.

Pertanto, scopo principale della presente invenzione è quello di realizzare un gruppo di pompaggio per alimentare combustibile, preferibilmente gasolio, ad un motore a combustione interna che sia esente dagli inconvenienti sopra descritti e che sia di semplice ed economica attuazione.

Secondo la presente invenzione viene realizzato un gruppo di pompaggio per alimentare combustibile, preferibilmente gasolio, ad un motore a combustione interna come rivendicato nelle rivendicazioni allegate.

La presente invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano un esempio di attuazione non limitativo, in cui:

- la figura 1 è una prima vista schematica in sezione, con parti asportate per chiarezza, di una preferita forma di attuazione del gruppo di pompaggio oggetto della presente invenzione;

- la figura 2 è una seconda vista schematica in sezione, con parti asportate per chiarezza, del gruppo di pompaggio della figura 1; e

- la figura 3 è una vista schematica in sezione di un particolare delle figure 1 e 2.

Con riferimento alla figura 1, con 1 è indicato, nel suo complesso, un gruppo di pompaggio per alimentare combustibile, preferibilmente gasolio, ad un motore a combustione interna (non illustrato).

Il gruppo di pompaggio 1 comprende un corpo pompa 2; una pompa 3 a pistoni atta ad alimentare il combustibile al citato motore a combustione interna (non illustrato); ed una pompa di pre-alimentazione 50 (figura 2) di tipo noto atta ad alimentare il combustibile alla pompa 3 stessa attraverso un condotto 50A realizzato nel corpo pompa 2 (figura 1).

Il corpo pompa 2 comprende una carcassa 4 di supporto, la quale presenta un foro 5 centrale avente un asse (X) longitudinale, e presenta, inoltre, almeno un foro 7 laterale (normalmente una pluralità di fori 7 uniformemente distribuiti attorno all’asse (X)), che ha un asse (Y) longitudinale trasversale all’asse (X), e che si estende radialmente verso l’esterno della carcassa 4 a partire dal foro 5 stesso.

Ciascun foro 7 è chiuso da una testata 9 realizzata in un materiale metallico, per esempio un acciaio, nella fattispecie un acciaio 100Cr6.

La testata 9 è appoggiata alla carcassa 4 ed è provvista di un codolo 10, il quale, nella configurazione montata illustrata in figura 1, sporge all’interno del foro 7 coassialmente all’asse (Y).

Sia detto incidentalmente che la testata 9 può essere considerata a tutti gli effetti come appartenente al corpo pompa 2.

La testata 9 presenta, inoltre, una cavità centrale 11 coassiale sempre all’asse (Y).

La cavità centrale 11, a sua volta, comprende una porzione 12 allargata ed una porzione 13 ristretta. Le due porzioni 12 e 13 sono in serie tra di loro lungo l’asse (Y), sono entrambe coassiali rispetto all’asse (Y) stesso, e sono entrambe di forma sostanzialmente cilindrica.

La porzione 13 è affacciata al foro 5, è collegata alla porzione 12 in corrispondenza di una superficie di spallamento 14 anulare perpendicolare all’asse (Y), definisce un cilindro 15 della pompa 3, ed è impegnata in maniera scorrevole da un pistone 16. Il cilindro 15 presenta una parete cilindrica 15A sempre di asse longitudinale (Y).

La porzione 12 definisce un condotto di aspirazione del combustibile all’interno del cilindro 15, ed alloggia al proprio interno una valvola 17 di aspirazione atta a controllare selettivamente l’alimentazione del combustibile nel cilindro 15 stesso.

La valvola 17 comprende un corpo valvola 18 di forma sostanzialmente cilindrica (figura 3), il quale si estende attorno all’asse (Y), ed è bloccato assialmente contro la testata 9 da un coperchio 19 di chiusura avvitato nella porzione 12 (figure 1, 2).

Il corpo valvola 18 presenta una superficie 18A di testa la quale, in uso, si affaccia al suddetto spallamento 14.

In altre parole, tra la superficie 18A (del corpo valvola 18) e lo spallamento 14 realizzato nella testata 9 prende luogo un accoppiamento di testa.

Tra il coperchio 19 e la porzione 12 allargata della cavità centrale 11 è interposto un anello di tenuta 19A per evitare perdite di gasolio dal coperchio 19 stesso (vedi oltre).

Per migliorare la tenuta del coperchio 19, all’anello di tenuta 19A viene aggiunta una guarnizione anulare (rondella elastica) 60, la quale è interposta tra la superficie di spallamento 14 e la suddetta superficie 18A prevista all’estremità inferiore del corpo valvola 18.

In questo modo vi saranno due barriere (costituite, quindi, dall’anello di tenuta 19A e dalla guarnizione anulare (rondella elastica) 60 che il combustibile dovrebbe superare per fuoriuscire dalla valvola di aspirazione 17.

Vantaggiosamente, ma non necessariamente, il corpo valvola 18 è realizzato in un materiale metallico, per esempio un acciaio, nella fattispecie un acciaio 100Cr6.

Inoltre, come mostrato in maggior dettaglio in figura 3, nel corpo valvola 18 vi è una pluralità di fori radiali 180 di asse perpendicolare all’asse (Y). Tali fori radiali 180 sono alimentati dal condotto 50A realizzato nel corpo pompa 2 (figura 1), e sono quindi utilizzati per l’adduzione del carburante verso la camera di compressione.

La valvola 17 comprende, inoltre, un otturatore 22 (figura 3) montato attraverso il corpo valvola 18 per spostarsi tra una posizione di apertura ed una posizione di chiusura della porzione 12 e, quindi, del citato condotto di aspirazione. L’otturatore 22, in maniera nota è sottoposto all’azione elastica espletata da una molla elicoidale 22A (figure 1, 2).

La testata 9 presenta, inoltre, un condotto di mandata 23 (figura 2), il quale comunica con il cilindro 15, presenta un asse (Z) longitudinale trasversale all’asse (Y), e comprende una porzione 25 ristretta affacciata al cilindro 15 ed una porzione 26 allargata atta ad alloggiare al proprio interno una valvola 27 di mandata di tipo noto.

Il pistone 16 viene spostato da un dispositivo 28 di azionamento (figura 2) lungo il cilindro 15 con un moto rettilineo alternato comprendente una corsa di aspirazione del combustibile nel cilindro 15 ed una corsa di compressione del combustibile contenuto all’interno del cilindro 15 stesso.

Il dispositivo 28 comprende un manicotto 29 tubolare, che è impegnato in maniera scorrevole con il foro 7 coassialmente all’asse (Y), si estende attorno al cilindro 15, e presenta una flangia 30 anulare interna, che sporge radialmente da una superficie interna del manicotto 29, e divide il manicotto 29 stesso in due porzioni 31, 32 cilindriche, di cui la porzione 31 è affacciata al foro 5. Il dispositivo 28 presenta, inoltre, una punteria 33 comprendente un blocco 34 di accoppiamento di forma sostanzialmente cilindrica, il quale è bloccato per interferenza all’interno della porzione 31, ed è disposto a contatto della flangia 30, ed un rullo 35 di punteria accoppiato in maniera girevole al blocco 34 per ruotare attorno ad un proprio asse (W) longitudinale (figura 2) sostanzialmente perpendicolare all’asse (Y) e sostanzialmente parallelo all’asse (X).

La flangia 30 (dalla parte opposta rispetto al blocco 34) supporta un elemento anulare 37, il quale si estende attorno al pistone 16, è inserito all’interno della porzione 32 del manicotto 29 coassialmente all’asse (Y), e presenta un bordo perimetrale esterno affacciato assialmente alla flangia 30 ed un bordo perimetrale interno affacciato assialmente alla testa del pistone 16 stesso.

Il dispositivo 28 comprende, inoltre, una molla elicoidale 38 a compressione, la quale è montata tra il codolo 10 ed il manicotto 29 coassialmente all’asse (Y).

Le estremità di tale molla elicoidale 38 appoggiano, da una parte sulla testata 9, e, dall’altra, sull’elemento anulare 37 per spostare, e normalmente mantenere, l’elemento 37 a contatto della flangia 30 ed il rullo 35 a contatto di una camma 39 ricavata su una superficie esterna di una porzione intermedia di un albero 40 di trasmissione montato attraverso il foro 5 per ruotare, rispetto alla carcassa 4, attorno all’asse X. Si noti che l’albero 40 di trasmissione mette in rotazione anche la girante della suddetta pompa di pre-alimentazione 50 (figura 2).

Come illustrato in particolare in figura 3, nel gruppo di pompaggio 1 secondo l’invenzione tra il corpo valvola 18 ed il corpo pompa 2 è interposta una guarnizione anulare 60, realizzata come rondella elastica.

In maniera inventiva sulla parete 15A del cilindro 15 vi è uno scasso anulare 70 di alleggerimento. Lo scasso anulare 70, a forma di tasca anulare, è tale da contribuire all’ottenimento di una porzione superiore 71 del corpo pompa 2 deformabile da parte del gasolio in pressione presente nel cilindro 15. La deformazione della porzione 71 del corpo pompa 2 è sostanzialmente verticale in modo da stringere la guarnizione anulare 60 tra le due superfici 18A e 14.

Come abbiamo detto, l’entità dell’azione del gasolio in pressione sulla porzione deformabile del corpo pompa dipenderà dalla pressione effettiva del gasolio presente nella tasca costituita dallo scasso, e dalla ampiezza della superficie superiore dello scasso stesso. Basandosi, quindi, su queste considerazione il progettista potrà disegnare convenientemente la forma dello scasso e stabilire la profondità dello scasso stesso in modo da ottenere una spinta efficace sulla porzione deformabile del corpo pompa; spinta che tenga conto anche del materiale con cui è costruito il corpo pompa stesso.

Il vantaggio principale del gruppo di pompaggio oggetto della presente invenzione è riassumibile nell’ottenimento di una drastica riduzione degli spostamenti relativi tra i pezzi accoppiati con un conseguente abbassamento dell’usura per sfregamento, ed un miglioramento della tenuta della rondella.

Claims (3)

1. RIVENDICAZIONI 1. Gruppo di pompaggio (1) per alimentare combustibile, preferibilmente gasolio, ad un motore a combustione interna; il gruppo di pompaggio comprendendo: - un corpo pompa (2); - almeno un cilindro (15) ricavato nel corpo pompa (2); - un pistone (16) impegnato in maniera scorrevole in detto cilindro (15); - un dispositivo di azionamento (28) per spostare il pistone (16) con una corsa di aspirazione del combustibile nel cilindro (15) e con una corsa di compressione del combustibile contenuto nel cilindro (15) stesso verso un condotto di mandata (23); - ed una valvola di aspirazione (17) per controllare selettivamente l’alimentazione del combustibile nel cilindro (15); detta valvola di aspirazione (17) comprendendo, a sua volta, un corpo valvola (18) alloggiato all’interno del corpo pompa (2) ed un organo otturatore (22) impegnato in maniera scorrevole attraverso il corpo valvola (18) per spostarsi tra una posizione di apertura ed una posizione di chiusura di un condotto di aspirazione del combustibile nel cilindro (15); una guarnizione anulare (60) essendo interposta tra una superficie inferiore (18A) di detto corpo valvola (18) ed una superficie (14) di termine superiore di detto cilindro (15); gruppo di pompaggio caratterizzato dal fatto che sulla parete (15A) di detto almeno un cilindro (15) vi è uno scasso anulare (70) di alleggerimento; detto scasso anulare (70) essendo tale da contribuire all’ottenimento di una porzione (71) del corpo pompa (2) deformabile da parte del gasolio in pressione presente in detto almeno un cilindro (15).
2. 2. Gruppo di pompaggio (1), come rivendicato alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la deformazione di detta porzione (71) del corpo pompa (2) è sostanzialmente verticale in modo da stringere detta guarnizione anulare (60) tra dette due superfici (18A) e (14).
3. 3. Gruppo di pompaggio (1), come rivendicato in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la forma e la profondità di detto scasso anulare (70) sono stabilite in modo da realizzare una spinta efficace su detta porzione (71) del corpo pompa (2), spinta che tenga conto anche del materiale con cui è costruito il corpo pompa (2) stesso.