ITMI972111A1

ITMI972111A1 - Dispositivo di tenuta per motori antideflagranti

Info

Publication number: ITMI972111A1
Application number: IT97MI002111A
Authority: IT
Inventors: Francesca Nappini; Enrico Perissinotto
Original assignee: Abb Ind Spa; Consorz Abb Sviluppo Tecnol
Priority date: 1997-09-17
Filing date: 1997-09-17
Publication date: 1999-03-17
Also published as: EP0903834A3; IT1295022B1; DE69837065T2; EP0903834B1; US6264204B1; EP0903834A2; DE69837065D1

Description

DESCRIZIONE

Il presente trovato riguarda un dispositivo di tenuta per motori antideflagranti. Più particolarmente, il trovato riguarda un dispositivo di tenuta per impedire che eventuali fiamme sviluppatesi all'interno della carcassa del motore possano fuoriuscire all'esterno attraverso lo spazio esistente tra l'albero motore e la carcassa del motore stesso.

Come è noto, 1 motori antideflagranti, ossia quei motori per cui l'aspetto di sicurezza è fondamentale in quanto devono operare in condizioni ambientali pericolose, ad esempio in presenza di sostanze infiammabili o esplosive, sono dotati di un dispositivo di tenuta collocato tra l'albero del motore e la carcassa, solidale alla suddetta carcassa.

I motori antideflagranti possono essere realizzati, a seconda del carico trascinato, con esecuzione dei supporti dell'albero motore con cuscinetto a rotolamento oppure con cuscinetto a strisciamento (bronzina).

In quest'ultimo caso le tolleranze di accoppiamento fra albero e supporto risultano essere maggiori rispetto all'esecuzione a rotolamento. Le tolleranze di lavorazione risultano, a parità d1 classe di precisione, funzione della dimensione, essendo crescenti con quest'ultima.

Per questo motivo alberi motore di dimensione maggiore richiedono tolleranze maggiori in valore assoluto e risultano quindi maggiormente critici per quanto riguarda l'esecuzione della tenuta.

Le prove di qualifica dei motori vengono eseguite con motore fermo e/o rotante.

In base a quanto precedentemente detto, la qualifica dei motori con supporto a bronzina risulta più critico per i seguenti motivi:

-la dimensione del passaggio attraverso il dispositivo di tenuta è maggiore;

-quando 11 motore è fermo, l'albero, non disponendo del sostentamento Idrodinemico dato dal meato che l'olio genera quando il motore è in rotazione, si appoggia sulla bronzina. Poiché il dispositivo di tenuta è solidale con la carcassa del motore, ne consegue che in tale situazione lo spessore del passaggio nel dispositivo di tenuta risulta doppio rispetto sia a quando il motore è in esercizio sia a quando l’esecuzione del supporto dell'albero è con cuscinetto a rotolamento.

Quindi, l'elevato spessore di passaggio rende inidoneo il motore per impiego come motore antideflagrante.

Inoltre, l'albero motore deve essere sagomato opportunamente per creare una sorta di labirinto che va ad accoppiarsi in modo lasco nel dispositivo di tenuta sagomato complementarmente.

La F1g. 1 illustra in modo schematico un albero motore 1 la cui superficie esterna è lavorata in modo da definire un profilo a labirinto 2 entro il quale va ad alloggiare il dispositivo di tenuta 3, a profilo a labirinto complementare, solidale alla carcassa 4 del motore.

Per far sì che l'albero motore 1 possa liberamente ruotare deve necessariamente essere lasciato un certo gioco, indicato nella Fig. 1 con 5 e 6.

Dato che l'albero motore 1 deve ruotare entro il dispositivo di tenuta 3, è inoltre necessario lasciare un certo spazio tra albero 1 e la carcassa 3 che non soddisfa le normative riguardanti i motori antideflagranti.

Compito precipuo del presente trovato è quindi quello di realizzare un dispositivo di tenuta per motori antideflagranti che consenta di mantenere costante, e pari al valore minimo prescritto, lo spazio libero tra carcassa e albero motore.

Nell'ambito di questo compito, uno scopo del presente trovato è quello di realizzare un dispositivo di tenuta per motori antideflagranti che consenta di mantenere minimo lo spazio libero tra carcassa e albero per qualsiasi dimensione di albero motore.

Un altro scopo del presente trovato è quello di realizzare un dispositivo di tenuta per motori antideflagranti che consenta un miglioramento nella capacità di spegnimento della fiamma che potrebbe eventualmente svilupparsi entro la carcassa del motore.

Non ultimo scopo del presente trovato è quello di realizzare un dispositivo di tenuta per motori antideflagranti che sia di elevata affidabilità, di relativamente facile realizzazione ed a costi competitivi.

Questo compito, nonché questi e altri scopi che meglio appariranno in seguito sono raggiunti da un dispositivo di tenuta per motori antideflagranti, caratterizzato dal fatto di comprendere un primo elemento solidale alla carcassa del motore e un secondo elemento solidale all'albero motore mediante l'interposizione di mezzi di rotolamento, detto primo e secondo elemento essendo fra loro resi solidali mediante mezzi elastici, per consentirne lo spostamento relativo.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente dalla descrizione di una forma di realizzazione preferita,ma non esclusiva, del dispositivo secondo il trovato, illustrata a titolo indicativo e non limitativo negli uniti disegni, in cui:

la Fig. 1 è una vista in sezione, parziale, di un albero motore alloggiato in una carcassa di un motore antideflagrante, con un dispositivo di tenuta di tipo convenzionale;

la Fig. 2 è una vista in sezione, parziale, analoga alla Fig. 1, ma illustrante in questo caso il dispositivo di tenuta secondo il presente trovato;

la Fig.3 è una vista prospettica di una porzione del dispositivo di tenuta secondo il presente trovato; e

la Fig. 4 è una vista prospettica di un elemento elastico facente parte del dispositivo di tenuta secondo il presente trovato.

Nelle diverse figure ad elementi uguali corrispondono numeri d1 riferimento uguali.

Con riferimento alle figure da 2 a 4, il dispositivo di tenuta secondo il presente trovato è costituito da un primo elemento 7 solidale alla carcassa 4 del motore e da un secondo elemento 8 solidale all'albero 1 del motore mediante l 'interposizione d1 mezzi d1 rotolamento 15 vantaggiosamente realizzati ad esempio da un cuscinetto a rotolamento.

Mezzi elastici 9 sono previsti per il collegamento del primo elemento 7 con il secondo elemento 8 in modo tale da consentire un movimento relativo tra il primo elemento 7 e il secondo elemento 8.

Vantaggiosamente i mezzi elastici sono ad esempio realizzati da una membrana elastica di sezione a omega oppure sagomata a soffietto o di una qualsiasi altra configurazione, la quale è saldata tra il primo ed il secondo elemento.

In dettaglio, la membrana elastica è realizzata di configurazione anulare come illustrato nella Fig. 4 e sono previste due membrane elastiche 9.

In questo modo è possibile rendere minimo lo spazio tra il secondo elemento di tenuta 8 e l'albero 1 dato che lo spostamento dell'albero rispetto alla carcassa, durante la rotazione, è permesso dai mezzi elastici 4.

Il primo elemento 7 è vantaggiosamente collegato alla carcassa 4 mediante un mezzo di collegamento 10 che lo rende ad essa solidale.

Il primo elemento ed il secondo elemento sono vantaggiosamente dotati ciascuno di un dente, rispettivamente 11 e 12, che sono disposti fra loro affacciati e con le membrane elastiche 9 disposte una per ogni lato dei due denti 11 e 12.

I denti 11 e 12 hanno la funzione di costituire elementi di appoggio per le membrane elastiche 9 a sgravio della sollecitazione che eventualmente agisce su di esse nel caso di una deflagrazione interna alla carcassa 4 del motore. In questo caso la sollecitazione a cui sono sottoposte le membrane elastiche 9 si smorza per il contatto di queste contro 1 denti 11 e 12.

A questo fine, è possibile prevedere tratti di raccordo dei denti 11 e 12 al primo e al secondo elemento che hanno profilo curvo complementare al profilo delle membrane 9 per ampliare la superficie di appoggio della membrane 9 in caso di sollecitazione di queste.

Anche i punti di saldatura tra le membrane 9 ed il primo e secondo elemento 7 e 8 possono essere addolciti, eliminando gli spigoli vivi in modo da migliorare la resistenza delle membrane sollecitate dalla rotazione dell'albero motore 1 entro la carcassa 4.

Tra le membrane 9 e gli elementi 7 e 8 è altresì possibile prevedere un materiale di riempimento che può essere solido o liquido (quale ad esempio olio).

Una coppia di canali di riempimento e sfiato 18 devono in questo caso essere previsti per l'immissione di tale materiale di riempimento nello spazio libero tra membrane ed elementi di tenuta 7 e 8.

Il secondo elemento 8 costituisce una bussola in due pezzi di cui la superficie del tratto libero (ossia a cui non è saldata o comunque collegata la membrana 9) è dotata di una serie di tagli longitudinali indicati con 13 nella Fig. 3 e definenti una pluralità di alette aventi quindi configurazione longitudinale e direzione radiale, per lo spegnimento della fiamna che si può eventualmente sviluppare entro il canale di tenuta.

Lo spegnimento della fiamma è dovuto al raffreddamento della stessa ad una temperatura al di sotto d1 quella di stabilità di propagazione: il fenomeno è estremamente veloce e la superficie di scambio è limitata.

La presenza delle alette sulla superficie del secondo elemento 8 offre i seguenti vantaggi:

-aumento di un ordine di grandezza della superficie di scambio;

-espansione dei fumi all'interno dei canali tra alette adiacenti; -aumento del tempo di residenza e dello scambio termico.

All'interno dei canali tra alette adiacenti la fiamma non può propagarsi in quanto la dimensione d1 tali canali è scelta vantaggiosamente inferiore a quella minima ritenuta sicura per la propagazione di una fiamma all'interno di un motore antideflagrante.

Inoltre, vantaggiosamente il secondo elemento 8 è realizzato con una svasatura 14 che deflette verso l'alto la fiamma (eventualmente sviluppatasi a seguito di una deflagrazione interna), diminuendone la possibilità di incanalamento nello spazio libero esistente tra il secondo elemento 8 e l'albero motore 1, costituendo un'ulteriore sicurezza in aggiunta alla configurazione in due parti del dispositivo di tenuta e alle alette di raffreddamento presenti sulla superficie del secondo elemento 8.

Si è in pratica constatato come il dispositivo di tenuta secondo il trovato assolva pienamente il compito prefissato in quanto consente di realizzare una tenuta ottimale per un motore antideflagrante, limitando al minimo lo spazio tra carcassa e albero, in virtù della separazione in due parti dell'elemento di tenuta, fra loro elasticamente collegate.

Il dispositivo così concepito è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo; inoltre tutti 1 dettagli potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti.

In pratica, i materiali impiegati, purché compatibili con l'uso specifico, nonché le dimensioni, potranno essere qualsiasi secondo le esigenze e lo stato della tecnica.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo di tenuta per motori antideflagranti, caratterizzato dal fatto di comprendere un primo elemento solidale alla carcassa del motore e un secondo elemento solidale all'albero motore mediante l'interposizione di mezzi di rotolamento, detto primo e secondo elemento essendo fra loro resi solidali mediante mezzi elastici, per consentirne lo spostamento relativo.
2. Dispositivo di tenuta secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi elastici sono costituiti da almeno una membrana elastica collegata solidalmente a detto primo e detto secondo elemento.
3.Dispositivo di tenuta secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la superficie di detto secondo elemento di tenuta è dotata di una pluralità di tagli longitudinali definenti una pluralità di alette inclinate radialmente, per il raffreddamento e l'estinzione della fiamma.
4.Dispositivo d1 tenuta secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che almeno uno di detto primo e secondo elemento è dotato di un dente destinato a costituire un appoggio per detta membrana elastica in seguito allo sviluppo di una deflagrazione interna che esercita una pressione su detta membrana elastica.
5. Dispositivo di tenuta secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta almeno una membrana elastica è solidalmente collegata a detto primo e secondo elemento.
6. Dispositivo di tenuta secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere una coppia di membrane elastiche collegata ciascuna a detto primo e detto secondo elemento.
7. Dispositivo di tenuta secondo una o più delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che detti mezzi di rotolamento comprendono un cuscinetto a rullini solidale a detto secondo elemento.
8. Dispositivo di tenuta secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto primo elemento è connesso a detta carcassa mediante mezzi di collegamento.
9. Dispositivo di tenuta secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto secondo elemento presenta una superficie superiore, rivolta verso l'interno di detta carcassa, inclinata per la deviazione della fiamma in allontanamento dallo spazio libero esistente tra detto secondo elemento e detto albero motore.
10.Dispositivo di tenuta secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che lo spazio libero tra detti mezzi elastici e detto primo e secondo elemento è riempito con un materiale di riempimento.
11. Dispositivo di tenuta secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che una coppia di canali di riempimento e di sfiato sono previsti in detto primo elemento per 1'introduzione di detto materiale di riempimento.
12. Dispositivo di tenuta secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta almeno una membrana elastica è realizzata di metallo.
13. Dispositivo di tenuta secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere una o più delle caratteristiche descritte /o illustrate