ITTO20010815A1 - Compressore volumetrico alternativo, e pistone per realizzare tale compressore volumetrico alternativo. - Google Patents

Description

D E S C R I Z I O N

del brevetto per Invenzione Industriale

La presente invenzione è relativa ad un compressore volumetrico alternativo definente una camera di compressione a volume variabile, la quale comunica, da un lato, con un condotto di mandata attraverso una valvola di mandata e, dall'altro, con l'esterno attraverso una valvola di aspirazione ed attraverso un corpo poroso atto a filtrare l'aria aspirata da comprimere.

Nei compressori volumetrici alternativi noti, le valvole di mandata e di aspirazione ed il corpo filtrante sono portati da una piastra delimitante la camera dì compressione e disposta in posizione affacciata ad un pistone, il quale è azionato da un gruppo motoriduttore per traslare ciclicamente, in uso, da e verso la piastra stessa.

È sentita l'esigenza di realizzare compressori volumetrici alternativi i cui ingombri siano il più possibile ridotti, rispetto alle soluzioni note sopra descritte, e che presentino un'efficienza ed una durata relativamente elevate.

Scopo della presente invenzione è quello di realizzare un pistone per un compressore volumetrico alternativo, il quale consenta di assolvere all'esigenza sopra esposta in maniera semplice ed economica .

Secondo la presente invenzione viene realizzato un compressore volumetrico alternativo comprendente una camera di compressione a volume variabile; mezzi valvolari di aspirazione atti a consentire l'ingresso del gas da comprimere nella detta camera di compressione; mezzi valvolari di mandata atti a consentire l'uscita di gas compresso dalla detta camera di compressione; ed un pistone presentante una superficie frontale delimitante la detta camera di compressione; caratterizzato dal fatto che i mezzi valvolari di aspirazione sono portati dal detto pistone .

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

la figura 1 illustra, in elevazione laterale e parzialmente in sezione, una preferita forma di attuazione del compressore volumetrico alternativo realizzato secondo la presente invenzione;

la figura 2 illustra, in pianta ed in scala ingrandita, un pistone del compressore della figura 1;

la figura 3 illustra, sempre in pianta, ma in esploso, il pistone della figura 2;

la figura 4 è una sezione, con parti asportate per chiarezza, del compressore della figura 1 secondo la linea IV-IV della figura 2;

la figura 5 è una figura analoga alla figura 4 ed illustra in esploso un particolare della figura 4; e la figura 6 illustra, in pianta, in scala ingrandita ed in esploso, un ulteriore particolare del compressore della figura 1.

In figura 1, con 1 è indicato un compressore volumetrico alternativo comprendente una struttura 2 (parzialmente e schematicamente illustrata), la quale porta un motore 3 elettrico rotativo ed alloggia un gruppo 4 di trasmissione di per sé noto e comprendente un albero 5 di trasmissione accoppiato alla struttura 2 in maniera girevole attorno ad un proprio asse 6 ed in posizione assiale fissa, un riduttore 7 a ruote dentate che trasmette il moto rotativo dal motore 3 all'albero 5, ed una trasmissione 8 a biella a manovella che converte il moto rotatorio dell'albero 5 in moto alternativo .

La trasmissione 8 comprende una manovella 10 radiale, solidale all'albero 5 ed integrale ad un contrappeso 11 diametralmente opposto alla manovella 10 stessa, ed una biella 12 incernierata alla manovella 10 attorno ad un perno 13 eccentrico rispetto all'asse 6.

Con riferimento alle figure 1, 4 e 5, il compressore 1 comprende, inoltre, un gruppo 14 di compressione a stantuffo comprendente, a sua volta, una camicia 15 cilindrica estendentesi lungo un asse 16 ortogonale all'asse 6 e fissata alla struttura 2, ed un pistone 17, il quale è assialmente scorrevole, a tenuta di fluido, nella camicia 15, è solidale alla biella 12 per costituire, complessivamente, un corpo a fungo 18, ed è azionato dal gruppo 4 di trasmissione per spostarsi da e verso una piastra 19 di testa fissata alla struttura 2 all'estremità assiale della camicia 15 ed in posizione ortogonale all'asse 16.

Secondo quanto illustrato nelle figure 3, 4 e 5, il pistone 17 comprende un corpo 20 a tazza, il quale si estende lungo l'asse 16, è integrale alla biella 12, circonda una sporgenza 21 assiale e delimita, unitamente a tale sporgenza 21, una cavità 22 toroidale alloggiante una massa 23 filtrante realizzata preferibilmente in un materiale poroso ed anch'essa di forma toroidale. Il corpo 20 comprende una parete 24 di fondo presentante quattro fori 25 passanti angolarmente equidistanziati tra loro attorno all'asse 16 ed una parete 26 laterale cilindrica presentante una porzione 27 anulare esterna di spallamento, contro la quale è disposto assialmente in appoggio un anello 28 elastico di tenuta, realizzato preferibilmente in teflon, circondante il corpo 20 ed accoppiato a strisciamento alla camicia 15.

Il pistone 17 comprende, inoltre, un coperchio 29 (illustrato in pianta da entrambi i lati in figura 3), il quale è conformato a disco, è disposto in posizione ortogonale all'asse 16 dalla parte assiale opposta della parete 24 rispetto alla sporgenza 21, presenta un foro 30 centrale ed è fissato al corpo 20 mediante una vite 31 che attraversa il foro 30 ed è avvitata in un foro 32 assiale filettato ricavato nella sporgenza 21.

Il foro 30 è delimitato da un'appendice 33 assiale, la quale è rivolta verso la sporgenza 21, presenta una spianatura 34 laterale ed impegna una sede 35 complementare ricavata assialmente nella sporgenza 21 stessa (figura 3) per definire un riferimento di posizionamento tra il coperchio 29 ed il corpo 20.

Il coperchio 29 comprende un risalto 36 anulare di estremità calzato attorno al corpo 20 e disposto assialmente contro l'anello 28 per bloccare l'anello 28 stesso contro la porzione 27, e presenta quattro fori 37 passanti, i quali sono equidistanziati angolarmente tra loro attorno all'asse 16 e definiscono, unitamente alla cavità 22 e ai fori 25, un passaggio 38 assiale di aspirazione ricavato attraverso il pistone 17.

Il coperchio 29 presenta una superficie 39 esterna frontale, la quale è sostanzialmente ortogonale all'asse 16 e definisce, unitamente alla camicia 15 ed alla piastra 19, una camera 40 a volume variabile, la quale comunica con l'esterno attraverso il passaggio 38 mediante l'interposizione di una valvola 41 di aspirazione affacciata alla superficie 39.

La valvola 41 è definita da una lamella comprendente una porzione 42 intermedia, la quale presenta un foro 43 assiale a bordo poligonale, impegnato da un'appendice 44 assiale complementare, contrapposta all'appendice 33, in modo da definire un riferimento di posizione angolare tra la lamella 41 ed il coperchio 29, ed è bloccata dalla testa della vite 31, la quale mantiene a pacco la lamella 41, il coperchio 29 e il corpo 20. La lamella 41 comprende, inoltre, quattro lobi 45 indipendenti tra loro, ciascuno dei quali si estende radialmente dalla porzione 42 in corrispondenza di un relativo foro 37 ed è elasticamente cedevole rispetto alla porzione 42 stessa da e verso la superficie 39 in funzione della pressione presente nella camera 40 per aprire e chiudere il foro 37 stesso.

Con riferimento alle figure 1, 4 e 6, la camera 40 comunica con un condotto 46 di mandata attraverso tre fori 47 passanti ricavati nella piastra 19 e mediante l'interposizione di una valvola 48 di mandata disposta in posizione affacciata alla piastra 19 stessa dalla parte opposta rispetto alla camera 40. La valvola 48 è definita da una lamella comprendente una porzione 49 terminale fissata alla piastra 19 in modo noto e non descritto in dettaglio e tre lobi 50 indipendenti tra loro, ciascuno dei quali si estende a sbalzo dalla porzione 49 in corrispondenza di un relativo foro 47 ed è flessibile rispetto alla porzione 49 stessa da e verso la piastra 19 , in funzione della pressione presente nella camera 40 per aprire e chiudere il foro 47 stesso. La deformazione di ciascuno dei lobi 50 è limitata da una relativa nervatura 51 portata dalla struttura 2 in posizione affacciata alla lamella 48.

Secondo quanto illustrato nella figura 1, il compressore 1 comprende, infine, un dispositivo 52 di ventilazione, il quale comprende, a sua volta, una pluralità di aperture 53 (schematicamente illustrate) ricavate nella struttura 2 ed una girante 54 avente una palettatura 55 centrifuga atta a convogliare aria dalle aperture 53 verso il gruppo 14 per raffreddare il gruppo 14 stesso ed alimentare aria al passaggio 38 durante l'aspirazione.

La girante 54 è accoppiata alla struttura 2 coassialmente all'albero 5, in posizione assiale fissa ed in maniera girevole attorno all'asse 6, e comprende un telaio 56, il quale è incernierato ad un prolungamento 57 assiale del perno 13 per essere trascinato in rotazione attorno all'asse 6 dal perno 13 stesso .

In particolare, durante la corsa di aspirazione del pistone 17, il volume della camera 40 aumenta, per cui nella camera 40 stessa si genera una depressione che tende a mantenere chiusa la valvola 48 e ad aprire la valvola 41 per aspirare aria attraverso il passaggio 38. Durante la corsa di compressione e di mandata del pistone 17, invece, il volume della camera 40 diminuisce, per cui la pressione nella camera 40 stessa aumenta, provocando la chiusura della valvola 41 e l'apertura della valvola 48 e, pertanto, l'uscita d'aria compressa nel condotto 46.

Sempre durante la corsa di compressione e di mandata del pistone 17, le forze d'inerzia agenti sui lobi 45 tendono ad avvicinare i lobi 45 stessi alla superficie 39 per chiudere in maniera estremamente veloce ed efficace i relativi fori 37.

Inoltre, durante gli spostamenti del pistone 17, l'anello 28 si deforma elasticamente contro la camicia 15 per compensare le oscillazioni del pistone 17 dovute al moto non rettilineo della biella 12 e, nel contempo, mantiene accoppiati tra loro a tenuta di fluido il pistone 17 e la camicia 15.

Da quanto precede appare evidente che il compressore 1, e in particolare, il gruppo 14 presentano dimensioni estremamente contenute, in particolare in direzione radiale rispetto all'asse 16, grazie al fatto di inglobare i fori di aspirazione e la valvola di aspirazione nel pistone 17. Infatti, la piastra 19 porta la sola valvola 48, senza alcuna valvola di aspirazione, per cui l'ingombro radiale della piastra 19 e, di conseguenza, il diametro della camicia 15 risultano estremamente contenuti.

La variazione di portata d'aria compressa dovuta alla diminuzione di cilindrata del gruppo 14 rispetto alle soluzioni note può essere facilmente compensata incrementando la velocità angolare dell'albero 5, mentre il peso del pistone 17 viene bilanciato mediante un contrappeso 11 di massa tarata opportunamente.

Il pistone 17 risulta, poi, estremamente semplice da realizzare e da montare, grazie alle proprie caratteristiche costruttive, mentre l'utilizzo di valvole 41,48 a lamelle e della massa 23 filtrante di tipo poroso risulta estremamente vantaggiosa in quanto non è richiesta alcuna lubrificazione. Inoltre, la massa 23 può essere sostituita in maniera relativamente semplice svitando la sola vite 31 dal foro 32 e separando il coperchio 29 dal corpo 20.

Infine, il dispositivo 52, non solo, mantiene elevata l'efficienza e la durata del compressore, ma risulta anche estremamente semplice e compatto, in quanto è azionato direttamente dalla trasmissione 8 e, quindi, richiede un numero limitato di componenti.

Da quanto precede appare, infine, evidente che al compressore 1 descritto possono essere apportate modifiche e varianti che non esulano dal campo di protezione della presente invenzione.

In particolare, potrebbero essere previste valvole di mandata e di aspirazione diverse da quelle illustrate e/o disposte in posizioni diverse da quanto indicato .

Claims (1)

1. R IV E N D I CA Z I O N I 1.- Compressore (1) volumetrico alternativo comprendente una camera di compressione (40) a volume variabile; mezzi valvolari di aspirazione (41) atti a consentire l'ingresso del gas da comprimere nella detta camera di compressione (40); mezzi valvolari di mandata (48) atti a consentire l'uscita di gas compresso dalla detta camera di compressione (40); ed un pistone (17) presentante una superficie frontale (39) delimitante la detta camera di compressione (40); caratterizzato dal fatto che i mezzi valvolari di aspirazione (41) sono portati dal detto pistone (17). 2.- Compressore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che i detti mezzi valvolari di aspirazione (41) sono associati alla detta superficie frontale (39). 3.- Compressore secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che il detto pistone (17) presenta almeno un passaggio (38) estendentesi trasversalmente alla detta superficie frontale (39) e comprendente almeno un'apertura (37) ricavata attraverso la detta superficie frontale (39); i detti mezzi valvolari di aspirazione (41) comprendendo mezzi elasticamente cedevoli (45) per aprire e chiudere il detto passaggio (38). 4.- Compressore secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che il detto passaggio (38) comprende una pluralità di dette aperture (37) distribuite sulla detta superficie frontale (39); i detti mezzi elasticamente cedevoli (45) comprendendo, per ciascuna detta apertura (37), un relativo elemento elasticamente cedevole (45) indipendente dagli altri elementi elasticamente cedevoli (45). 5.- Compressore secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che i detti elementi elasticamente cedevoli (45) costituiscono parte di una lamella (41) disposta in posizione affacciata alla detta superficie frontale (39). 6.- Compressore secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi di riferimento (43,44) interposti tra la detta lamella (41) e la detta superficie frontale (39) per posizionare i detti elementi elasticamente cedevoli (45) rispetto alle dette aperture (37). 7.- Compressore secondo la rivendicazione 5 o 6, caratterizzato dal fatto che il detto passaggio (38) comprende una cavità (22), e dal fatto che il detto pistone (17) comprende, inoltre, mezzi filtranti (239 alloggiati nella detta cavità (22). 8.- Compressore secondo la rivendicazione 7 caratterizzato dal fatto che il detto pistone (17) comprende un corpo a tazza (20) ed un coperchio (29) definenti la detta cavità (22) e mezzi di collegamento rilasciabili (31,32) per collegare tra loro il detto corpo a tazza (20) ed il detto coperchio (29). 9.- Compressore secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che i detti mezzi di collegamento rilasciabili (31,32) comprendono un unico elemento di connessione (31) per serrare tra loro a pacco la detta lamella (41), il detto coperchio (29) ed il detto corpo a tazza (20). 10.- Compressore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere una camicia (15) alloggiante il detto pistone (17) ed una piastra (19) disposta in posizione fissa ed affacciata alla detta superficie frontale (39); i detti mezzi valvolari di mandata (48) essendo distinti dalla detta piastra (19) ed accoppiati alla piastra (19) stessa. 11.- Compressore secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatte che i detti mezzi valvolari di mandata (48) comprendono un'ulteriore lamella (48). 12.- Compressore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi di azionamento (3,4) atti a spostare il detto pistone (17) in moto alternativo e mezzi di ventilazione (52) azionati dai detti mezzi di azionamento (3,4) per inviare aria verso il detto pistone (17). 13.- Compressore secondo la rivendicazione 12, caratterizzato dal fatto che i detti mezzi di azionamento (3,4) comprendono un albero motorizzato (5) girevole attorno ad un proprio asse (6) ed una trasmissione a biella e manovella (8) interposta tra il detto albero motorizzato (5) ed il detto pistone (17) e comprendente una biella (12) ed una manovella (10) incernierate tra loro attorno ad un perno di manovella (13); i detti mezzi di ventilazione (52) comprendendo una girante palettata (54) coassiale al detto albero motorizzato (5) ed azionata da un prolungamento (57) del detto perno di manovella (13) per ruotare attorno all'asse (6) del detto albero motorizzato (5). 14.- Pistone (17) per realizzare un compressore (1) volumetrico alternativo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 9. 15.- Compressore volumetrico alternativo, sostanzialmente come descritto ed illustrato nelle figure allegate. 16.- Pistone per un compressore volumetrico alternativo, sostanzialmente come descritto ed illustrato nelle figure allegate.