ITTO930903A1

ITTO930903A1 - Pompa centrifuga di elevate prestazioni con girante aperta.

Info

Publication number: ITTO930903A1
Application number: IT000903A
Authority: IT
Inventors: Andre Beaurain; Rene Bosson; Jean-Robert Lehe; Etienne Tiret
Original assignee: Europ Propulsion
Priority date: 1992-11-30
Filing date: 1993-11-29
Publication date: 1995-05-29
Also published as: US5427498A; ITTO930903A0; FR2698666B1; IT1261344B; FR2698666A1

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo:

"POMPA CENTRIFUGA DI ELEVATE PRESTAZIONI CON GIRANTE APERTA"

Campo dell'invenzione

La presente invenzione riguarda una pompa centrifuga di elevate prestazioni con girante aperta che pu? essere utilizzata non solo in applicazioni industriali, ma anche nell'ambito di turbopompe dimotori a razzo.

Tecnica nota

Le turbopompe dei motori a razzo, di cui ? dotato il primo stadio di un vettore, presentano una forte potenza e sono caratterizzate da portate rilevantie da pressionimedie o elevate.

Nelle realizzazioni esistenti di tali turbopompe di forte potenza le giranti di tutti gli stadi centrifughi della pompa sono muniti di flange solidali con le giranti, ci? che definisce delle pompe con girante chiusa ad alto rendimento, che beneficie eli una larga tolleranza di posizione assiale della girante ma la cui velocit? periferica ? limitata dalla tenuta meccanica della flangia. L'utilizzazione di giranti chiuse porta ad aumentare il numero di stadi della pompa per una data sovrappressione e di conseguenza aumenta sensibilmente il costo. Inoltre la lavorazione di giranti chiuse ? relativamente complessa, ci? che contribuisce a rendere questo tipo di pompa ancora pi? costoso.

D'altra parte ? stato gi? proposto di utilizzare, in stadi centrifughi di una pompa, delle giranti aperte, cio? delle giranti che sono prive di una flangia solidale con la parte frontale delle palette. La lavorazione delle giranti aperte viene effettuata facilmente, ma tali giranti aperte presentano un gioco della girante fra la parte frontale anteriore delle palette della suddetta girante e la parte anteriore della carcassa della pompa, gioco che crea una fuoriu scita e che diminuisce il rendimento volumetrico. Per mantenere questo rendimento ad un valore accettabile si d? alla girante una posizione assiale molto precisa a partire dai cuscinetti, che porta a dei costi elevati quando non c'? un'impossibilit? di esecuzione, oppure si ammette un considerevole gioco della girante, applicabile solamente a pompe che presentano una piccola potenza o che sono poco sensibili a questo parametro, come sono le pompe con velocit? specifica elevata, cio? le pompe elicocentrifughe.

Il sistema di equilibratura assiale delle pompe centrifughe con girante aperta o chiusa ? un sistema passivo, ad esempio un cuscinetto reggispinta liscio lubrificato o un cuscinetto di rotolamento con contatto obliquo, oppure un sistema attivo con piattaforma diequilibratura.

I due sistemi, ma soprattutto il sistema passivo, apportano una lunga catena di quote, talune delle quali sono grandi, come pure delle deformazioni elastiche predeterminabili molto parzialmente. Da cui derivano delle regolazioni, degli smontaggi, dei ritocchi, dei rimontaggi, che non sono sempre in grado di portare al risultato desiderato.

E' anche nota una turbopompa di forte potenza che comprende delle giranti aperte, che ? illustrata nella figura 27 e che era stata destinata ad equipaggiare il motore denominato XLR 129 il cui sviluppo era stato intrapreso dalla societ? PRATT & W HITNEY.

In tale turbopompa l'albero centrale 122, azionato nella sua parte posteriore da un primo stadio di turbina 132 e da un secondo stadio di turbina 133, porta nella sua parte anteriore un induttore 131 come pure una girante aperta 105 di un primo stadio e una girante aperta 155 di un secondo stadio montate tergo a tergo in opposizione su dei cuscinetti 123, 124. Le giranti 105, 155 portano delle palette 106, 156 che sono prive di una flangia esterna e che sitrovano posizionate direttamente di fronte alle paretispesse della carcassa 101, 102. L'equilibratura assiale ? realizzata mediante uno stantuffo di equilibratura separato 160 che costituisce un regolatore attivo di sforzo, l'albero 122 essendo libero di spostarsi assialmente e posizionandosi in modo tale che la somma degli sforzi assiali sia nullo. A causa della presenza di uno stantuffo di equilibratura separato, ? difficile controllare con precisione i giochi questa girante che svolge di per se stessa la funzione di stantuffo di equilibratura. Pertanto un riferimento assiale preciso ? disponibile nell'immediata prossimit? della sommit? delle palette della girante.

Secondo l'invenzione la disposizione dei pezzi ? tale che il gioco fra la girante e l'organo che si trova di fronte ad esso, costituito da un pezzo intermedio non rotativo distinto dalla carcassa massiccia, ? determinato da un piccolo numero di quote e soprattutto pu? essere ottimizzato in posizione di lavoro in modo da essere il pi? ridotto possibile senza far correre il rischio di sfregamento delle palette sulpezzo intermedio.

Le perdite per fuoriuscita possono cos? essere molto ridotte con una pompa centrifuga secondo l'invenzione grazie al fatto che i! gioco fra il pezzo intermedio non rotativo che forma una flangia e la girante aperta viene pilotato da una parte posizionando le regioni periferiche della girante e del pezzo intermedio rispetto alle facce attive della luce superiore del sistema di equilibratura assiale^il cui gioco ? molto preciso, servendosi di una catena di quote ridotta al minimo, d'altra parte mantenendo un gioco costante fra ia girante la le girantiaperte e le facce corrispondenti della carcassa e le perdite per fuoriuscita di fluido possono essere considerevoli, ci? che impedisce diottenere un rendimento volumetrico elevato.

Oggetto e descrizione riassuntiva dell'invenzione L? presente invenzione mira a realizzare, per forti sovrappressioni e per una grande portata, una pompa centrifuga di elevate prestazioni con girante aperta, che nello stesso tempo presenta una semplicit? di fabbricazione, permette di ridurre il numero di stadi della pompa per una data sovrappressione, per il fatto che essa consente delle velocit? periferiche molto elevate, e presenta deile perdite di fuoriuscita limitate in modo da ottenere un rendimento volumetrico pi? elevato delle pompe centrifughe note con girante aperta.

L'invenzione mira ancora a realizzare una pompa centrifuga con girante aperta utilizzabile sia in applicazioni industriali, sia nell'ambito di turbopompe di forte potenza come quelle che sono utilizzate in un motore a razzo di un primo stadio di un vettore.

Questi scopi vengono raggiunti grazie ad una pompa centrifuga con girante aperta, per trasportare un liquido di lavoro, che comprende almeno una girante aperta munita di pale posizionata all'interno di una carcassa che definisce una canalizzazione di aspirazione situata di fronte alla base delle palette, situata in vicinanza di un albero centrale di azionamento della girante che fa parte di un gruppo rotante, e una canalizzazione di mandata, dotata di un diffusore fisso disposto di fronte all?estremit? periferica delle palette, caratterizzata dalfatto che essa comprende inoltre:

a) un sistema di equilibratura assiale attivo del gruppo rotante, il quale sistema di equilibratura ? integrato alla girante e comprende una camera di equilibratura interposta tra la faccia posteriore del corpo della girante e una parte posteriore esterna della carcassa, la suddetta camera di equilibratura essendo in comunicazione con la suddetta canalizzazione di mandata tramite una prima luce, il cui gioco assiale viene mantenuto invariabile nel funzionamento e che ? definito dall'estremit? periferica della girante che svolge di per se stessa la funzione di una piattaforma di equilibratura, e tramite un pezzo di luce che ? solidale con la suddetta parte posteriore esterna della carcassa e che ? interposto tra il diffusore e la suddetta estremit? periferica della girante, la suddetta camera di equilibratura essendo in comunicazione direttamente o indirettamente con la canalizzazione di aspirazione della pompa tramite una seconda luce, e

b) un pezzo intermedio che forma una flangia', immobilizzato in rotazione rispetto alla carcassa, interposto tra una parte anteriore esterna della carcassa (1,2) e la girante (5), la cui parte situata di fronte alle palette della girante dispone di una certa capacit? di spostamento o di deformazione, secondo una direzione parallela all'asse della pompa, una cavit? essendo ricavata tra la suddetta parte anteriore esterna della carcassa e il suddetto pezzo intermedio per ricevere una contropressione con un valore predeterminato, che permette di mantenere nel funzionamento un gioco ridotto senza contatto fra il suddetto pezzo intermedio immobile in rotazione e le palette della girante trascinata in rotazione, indipendentemente dalle deformazioni della parte anteriore esterna della carcassa.

Cos? secondo l'invenzione il sistema di equilibratura assiale del rotore che comprende la girante aperta ? di tipo attivo e si trova integrato a e il pezzo intermedio mediante il disaccoppiamento di questo pezzo intermedio o giocando sulle deformazioni di questo pezzo sotto l'effetto delle pressioni che siesercitano su diesso.

Vantaggiosamente la pompa centrifuga secondo l?invenzione comprende dei mezzi che consentono la circolazione di una piccola portata di liquido fra la canalizzazione di mandata e la canalizzazione di aspirazione attraverso la cavit?.

Questa piccola portata ? uno degli elementi che consente un controllo economico della contropressione.

Da una parte essa evita il rischio, associato ad un condotto unico di pressurizzazione, di trasmettere solo una parte della pressione desiderata alla cavit?. Dall'altra parte esso evita dei fenomeni di vaporizzazione in questa cavit?.

Secondo un altro aspetto importante della presente invenzione, il gioco J fra la girante e il pezzo intermedio ? determinato da una catena di quote limitato all'insieme di una quota J1, definita fra il suddetto pezzo di luce radiale e la parete del pezzo intermedio che sitrova difronte alle palette, da una quota J12, definita fra il suddetto pezzo di luce e l'estremit? periferica della girante, e da una quota J13, definita fra la suddetta estremit? periferica della girante e la faccia anteriore della girante.

La catena di quote ? cos? limitata a tre quote precise, mentre le realizzazioni della tecnica nota comportano l'esecuzione di otto quote precise oppure il'vincolo di adattare il risultato della catena di quote realizzando in modo specifico a richiesta una zeppa di adattamento dello spessore della girante.

L'invenzione pu? presentare un grande numero diforme diattuazione differenti.

Cos? sono possibili diverse forme particolari di attuazione che riguardano la produzione e l'applicazione della contropressione.

La pompa pu? comprendere dei mezzi per applicare nella cavit? una contropressione per mezzo di un liquido addizionale che ? differente dal liquido di lavoro trasportato dalla pompa, ma la cui composizione chimica ? compatibile con quella delliquido di lavoro.

Secondo un'altra forma di attuazione la pompa comprende dei mezzi per applicare nella cavit? una contropressione per mezzo del liquido di lavoro trasportato dalla pompa.

La pompa pu? comprendere un circuito specifico che attraversa la carcassa per alimentare la cavit? con liquido allo scopo dievitare la suddetta contropressione.

Il circuito specifico pu? essere formato da canalizzazioni collegate ad un circuito esterno alla p?mpa oppure da canalizzazioni collegate rispettivamente alle canalizzazioni di mandata e di aspirazione della pompa.

La piccola portata di circolazione di fluido attraverso la cavit? pu? essere ottenuta sia direttamente, per mezzo delle dimensioni delle canalizzazioni del circuito specifico, sia mediante l'incorporazione in queste diorifizicalibrati.

La pompa centrifuga pu? essere costituita da una pompa multicellulare che comprende pi? stadi. In questo caso almeno uno stadio comprende la suddetta girante aperta, che integra un sistema di equilibratura assiale attiva e che coopera con il pezzo intermedio, che forma una flangia, immobilizzato in rotazione rispetto alla carcassa.

Vantaggiosamente in questo contesto i mezzi per applicare una contropressione nella cavit? comprendono dei mezzi per prelevare il liquido di lavoro, su uno stadio situato a valle dello stadio che comprende la girante aperta,e dei mezzi per iniettare nuovamente, nella cavit?, il liquido di lavoro prelevato.

Si dispone cos? di una contropressione superiore alla pressione di mandata del primo stadio, ci? che permette in particolare di ridurre le dimensioni della cavit?.

Secondo un'altra forma particolare di attuazione dell'invenzione i mezzi per applicare una contropressione nella cavit? comprendono dei mezzi di comunicazione diretta con le canalizzazioni dimandata e diaspirazione.

I mezzi di comunicazione diretta possono comprendere dei passaggi dimensionati in modo da definire una piccola portatadi circolazione di fluido.

La contropressione esercitata nella cavit? pu? essere asservita algioco della girante.

Per quanto riguarda la produzione della contropressione applicata nella cavit?, secondo una prima possibilit?, la contropressione viene ottenuta mediante un prelievo diretto su una voluta associata alla canalizzazione di mandata e

un valore vicino a quello della pressione di mandata.

Secondo un'altra possibilit? la contropressione,applicata nella cavit? situata tra la parte anteriore della carcassa e il pezzo intermedio, viene ottenuta mediante un prelievo su una voluta associata alla canalizzazione di mandata e mediante un passaggio in un canale di espansione e presenta un valore sensibilmente inferiore a quello della pressione di mandata.

Secondo ancora un'altra possibilit?, la contropressione applicata nella suddetta cavit?, situata tra la parte anteriore della carcassa e il pezzo intermedio, ? asservita alla pressione di mandata nella canalizzazione di mandata in modo da presentare un valore superiore a questa pressione dimandata.

Per quanto riguarda il modo di applicazione della contropressione, secondo una prima forma di attuazione possibile, un fluido viene introdotto nella cavit? situata tra la parte anteriore della carcassa e il pezzo intermedio in modo da esercitare una contropressione con valore sostanzialmente costante sull'insieme delpezzo intermedio.

In questo caso la suddetta cavit? comunica con le canalizzazioni di mandata e di aspirazione tramite dei condotti rispettivamente di entrata e di uscita, le cui perdite di carico sono predeterminate in funzione della piccola portata ricercata, in funzione della superficie del pezzo intermedio offerta alla contropressione, e in funzione delle molle che agiscono su questo pezzo intermedio in talune forme di attuazione. Secondo una caratteristica particolare dell'invenzione, i condotti di entrata e di uscita presentano degli orifizi calibrati.

Secondo una seconda forma di attuazione possibile, la cavit? situata fra la parte anteriore della carcassa e il pezzo intermedio comprende una serie di ostacoli che creano delle perdite di carico, in modo tale che un fluido prelevato direttamente o indirettamente nella canalizzazione di mandata passa dietro al pezzo intermedio in direzione della canalizzazione di aspirazione con una piccolissima portata, con un gradiente di contropressione vicino al gradiente di pressione che esiste fra il pezzo intermedio e la girante, fra la canalizzazione di mandata e la canalizzazione di aspirazione.

Gliostacoli che creano delle perdite di carico nella cavit? possono essere costituiti ad esempio da tramezzi porosi o da labirinti, o ancora da tramezzi muniti diuna pluralit? diorifizicalibrati.

Nel caso di applicazione di una contropressione con valore sostanzialmente costante, associata ad un determinato punto di funzionamento, esistono diverse forme particolari di attuazione possibili.

Secondo una forma particolare di attuazione, il pezzo intermedio ? flessibile con una rigidezza predeterminata ed ? fissato rigidamente alla carcassa in vicinanza della canalizzazione di aspirazione come pure in vicinanza della canalizzazione di mandata.

Secondo un?altra forma particolare di attuazione, il pezzo intermedio ? semirigido e si trova montato liberamente rispetto alla carcassa in vicinanza della canalizzazione di aspirazione, con l'interposizione di una guarnizione di tenuta fra il suddetto pezzo intermedio e la suddetta carcassa in vicinanza della suddetta canalizzazione di aspirazione.

In entrambi i casi il pezzo intermedio e il diffusore fisso possono essere costituiti da un pezzo unico, oppure il pezzo intermedio pu? essere fissato direttamente al diffusore, a sua volta montato in modo fisso sulla carcassa.

Secondo ancora un'altra forma particolare di attuazione, il pezzo intermedio ? costituito da un pezzo rigido montato in modo da potersi spostare leggermente rispetto alla parte anteriore esterna della carcassa sotto l'effetto della contropressione applicata nella cavit?, pur essendo immobilizzato in rotazione rispetto alla suddetta parte esterna della carcassa, delle guarnizioni di tenuta essendo interposte fra il suddetto pezzo intermedio rigido e la carcassa in vicinanza delle canalizzazioni di aspirazione e dimandata.

In questo caso la pompa pu? comprendere un soffietto elastico con rigidezza predeterminata interposto fra la parte anteriore della carcassa e il pezzo intermedio in vicinanza della canalizzazione di mandata, contemporaneamente per realizzare una tenuta fra la parte anteriore della carcassa e il pezzo intermedio e per esercitare sul pezzo intermedio una forza di appoggio in direzione del diffusore.

Secondo una variante di attuazione, la pompa, comprende una guarnizione di tenuta

tra la parte anteriore della carcassa e il pezzo intermedio in vicinanza della canalizzazione di mandata.

Il pezzo intermedio rigido pu? essere mantenuto in appoggio contro il diffusore fisso sotto l'effetto di una molla, poi della contropressione applicata nella suddetta cavit?.

Nel caso di un pezzo intermedio semirigido o rigido, la pompa pu? ancora comprendere un soffietto elastico con rigidezza predeterminata, interposto fra la parte anteriore della carcassa e il pezzo intermedio in vicinanza della canalizzazione di aspirazione, contemporaneamente per reaiizzare una tenuta e per mantenere a riposo il pezzo intermedio distanziato dalla girante.

In modo alternativo la pompa pu? comprendere una guarnizione di tenuta che striscia tra la parte anteriore della carcassa e il pezzo intermedio in vicinanza della canalizzazione di aspirazione.

In questo caso la pompa pu? ancora comprendere una molla con rigidezza predeterminata interposta tra il pezzo intermedio e la carcassa, in vicinanza della canalizzazione di aspirazione, per mantenere a riposo il pezzo intermedio distanziato dalla girante.

La molla pu? comprendere un gruppo di rondelle "Belleville" presentando una piccola rigidezza predeterminata o ancora pu? comprendere una rondella dotata di tacche presentando una forte rigidezza predeterminata.

Nel caso di una pompa con pezzo intermedio rigido, e se si sceglie una contropressione superiore alla pressione esercitata dalla girante, secondo una forma particolare di attuazione, il pezzo intermedio pu? cooperare con un cuscinetto reggispinta, solidale con la parte anteriore della carcassa, che limita la corsa del pezzo intermedio verso la girante in vicinanza della canalizzazione di aspirazione.

Breve descrizione dei disegni

Altre caratteristiche e vantaggi dell'invenzione appariranno dalla descrizione seguente di forme particolari di attuazione dell'invenzione, fornite a titolo di esempi non limitativi, con riferimento ai disegni allegati neiquali:

la figura 1 ? una vista in semi-sezione assiale che illustra una girante aperta che coopera con un pezzo intermedio conformemente ad una prima forma generale di attuazione di una pompa centrifuga secondo la presente invenzione,

la figura 2 ? una vista in semi sezione assiale che illustra una girante aperta che coopera con un pezzo intermedio conformemente ad una seconda forma generale di attuazione di una pompa centrifuga secondo la presente invenzione, la figura 3 illustra una variante di attuazione della figura 1, che illustra inoltre il supporto della girante rispetto alla carcassa della pompa,

la figura 4 illustra un'altra variante di attuazione della figura 1,

le figure 5 a 7 illustrano, in vista in semisezione assiale, altre forme diattuazione digirante aperta che coopera rispettivamente con un pezzo intermedio semirigido, con un pezzo intermedio flessibile e con un pezzo intermedio rigido, la figura 8 illustra una variante di attuazione della parte del pezzo intermedio delle figure 5 e 7 situato dal lato del condotto di aspirazione, con l'utilizzazione di mezzi di richiamo elastico,

le figure 9 e 10 illustrano,in prospettiva parziale, due esempi di mezzi di richiamo elastico utilizzabilinella forma diattuazione della figura 8, la figura 11 illustra lo sviluppo di una rondella dotata di tacche come quella rappresentata nella figura 10,

la figura 12 illustra un'altra variante di attuazione della parte del pezzo intermedio delle figure 5 e 7 situata dal lato del condotto di aspirazione, con l'utilizzazione diun soffietto elastico, la figura 13 illustra una variante di attuazione della parte del pezzo intermedio della figura 7 situata dal lato del condotto di mandata, con l'utilizzazione di un soffietto elastico,

la figura 14 illustra, vista in semi-sezione assiale, la struttura generale di una pompa centrifuga con girante aperta secondo l'invenzione, con un pezzo intermedio rigido montato come uno stantuffo che coopera con due soffietti elastici,

la figura 15 ? una vista particolareggiata che illustra un esempio di montaggio a baionetta di un supporto di soffietto elastico utilizzabile nella forma diattuazione della figura 14,

la figura 16 ? una vista parziale in prospettiva esplosa che illustra la messa in opera del sistema a baionetta della figura 15,

la figura 17 ? una vista in semi-sezione, assiale che illustra una variante di attuazione della figura 2,

- la figura 18 ? una vista particolareggiata della parte che forma un cuscinetto reggispinta della figura 17,

le figure 19 e 20 illustrano due varianti di realizzazione dell'invenzione, nelle quali degli ostacoli destinati a creare delle perdite di carico sono disposti nella cavit? ricavata fra la carcassa della pompa e ilpezzo intermedio,

la figura 21 illustra schematicamente cinque configurazioni possibili per il diffusore integrato alla pompa secondo l'invenzione,

la figura 22 illustra schematicamente l'associazione di una prima girante aperta, presente in un primo stadio di pompa centrifuga multicellulare secondo l'invenzione, e di una seconda girante, presente in un secondo stadio della pompa, con prelievo su! secondo stadio del fluido che esercita la contropressione,

la figura 23 illustra in semi-sezione assiale, una girante aperta montata in modo classico, con l'indicazione delle diverse quote che contribuiscono a definire il gioco assiale della girante,

la figura 24 illustra, in semi-sezione assiale, una girante aperta montata conformemente all'invenzione, con l'indicazione delle diverse quote che contribuiscono a definire il gioco assiale della girante,

le figure 25 e 26 sono dei diagrammi comparativi che fanno comparire le distanze accumulate delle diverse quote che contribuiscono a definire il gioco nel montaggio classico della figura 23 e nel montaggio secondo l'invenzione della figura 24,

la figura 27 ? una vista in sezione assiale di un progetto noto di turbopompa che utilizza due giranti aperte montate in opposizione, e

le figure 28 a 30 rappresentano degli abachi noti che forniscono, per diverse velocit? specifiche, rispettivamente il rendimento volumetrico relativo in funzione del gioco relativo al livello della girante, la sovrappressione relativa in funzione del gioco della girante e il rendimento volumetrico complementare in funzione della portata, per delle pompe centrifughe.

Descrizione particolareggiata di forme particolari di attuazione

Sar? descritta prima di tutto, con riferimento alla figura 1e alle figure 23 a 26, la struttura generale di una pompa centrifuga con girante aperta conforme all'invenzione.

La girante 5, che comprende un corpo sulla cui faccia anteriore sono montate delle palette 6, ? trascinata in rotazione da un albero centrale 22 all'interno di una carcassa 1,2 che comprende una parte anteriore 1 e una parte posteriore 2. Una canalizzazione di aspirazione 3 ? ricavata nella parte anteriore 1 della carcassa in vicinanza dell'albero centrale 22 per portare in contatto con le palette 6 della girante 5 un fluido ad una pressione P1. Un diffusore 7, montato sulla parte posteriore 2 della carcassa e prolungato da una canalizzazione di mandata 4, ? disposto intorno alla parte periferica delle palette 6 della girante 5 per evacuare, attraverso una voluta o un toro, non rappresentati nella figura 1, il fluido ad una pressione P2 superiore alla pressione di entrata P1.

Conformemente all'invenzione, la girante 5 ? di tipo aperto, cio? nessuna flangia ? montata sulla faccia anteriore della girante, ed un sistema di equilibratura assiale attivo del gruppo rotante utilizza la parte posteriore della girante 5 come piattaforma di equilibratura. Cos? una luce 8, che definisce un gioco invariabile in funzionamento J 12 (figura 24),? realizzata nella parte periferica della girante tra un pezzo 71, solidale con la parte posteriore 2 della carcassa o del diffusore 7, ed una parte periferica 51 del corpo di girante 5 che viene posizionata dietro al pezzo 71. La luce 8 realizza una comunicazione del fluido presente all'entrata del diffusore 7 verso una camera 14 che ? situata dietro al corpo della girante 5 e che sbocca alla sua estremit? situata dal lato pi? vicino all'albero 22, attraverso un orifizio calibrato 15.

Un pezzo intermedio 9 ? interposto tra la parte anteriore massiccia 1 della carcassa 1,2 e le palette 6 della girante 5 per formare una flangia che ? immobilizzata in rotazione rispetto alla carcassa 1,2 e che ? situata di fronte alle palette 6 su tutta la lunghezza di queste ma senza

con queste, definendo un gioco ridotto 13 con valore J fra ilpezzo intermedio 9 e le palette 6.

Una cavit? 10 ? ricavata fra la parte anteriore 1 della carcassa e il pezzo intermedio 9. Un primo passaggio calibrato 11, fra la canalizzazione di mandata 4 e la cavit? 10, e un secondo passaggio calibrato 12, tra la cavit? 10 e la canalizzazione di aspirazione 3, permettono di realizzare una contropressione P3 nella cavit? 10 mediante la circolazione di una piccola portata di fluido attraverso i passaggi 11 e 12. Nella forma di attuazione generale della figura 1, la contropressione P3 presenta un valore inferiore o uguale alla pressione di mandata P2, ma in talune forme particolari di attuazione la contropressione P3 potrebbe all?occorrenza essere superiore alla pressione di mandata P2 pur potendo essere asservita a questa.

A causa dell'azione della contropressione P3 presente nella cavit? 10, e tenuto conto della costituzione e del montaggio del pezzo intermedio 9, che presenta una capacit? di spostamento o di deformazione o di spostamento e di deformazione simultanee in senso assiale allo scopo di trasmettere la contropressione alla camera che contiene la girante 5fpur restando immobile in rotazione rispetto alla carcassa 1,2, ? possibile mantenere in tutti i casi, nel funzionamento, un gioco ridotto e costante 13 fra ilpezzo intermedio 9 e le palette 6 della girante 5, qualunque sia la deformata della parte anteriore'1 della carcassa esterna.

Dato che il gioco 13 rimane ridotto, una forte sovrappressione P2 pu? cos? essere ottenuta per mezzo della girante aperta 5 all'interno di un solo stadio di pompa senza che il rendimento volumetrico venga diminuito in modo significativo.

In modo generale, per determinate specifiche di portata e di sovrappressione e per una data velocit? di rotazione, ? necessario ridurre, ad un livello che permetta di realizzare delle prestazioni accettabili, il rapporto J/B tra il gioco J, che esiste tra la parete che si trova di fronte alle palette 6 della girante 5 e la girante 5, e la larghezza o profondit? B delle palette 6 della girante 5 alla periferia di questa.

Nella misura in cui l'aumento della larghezza B delle palette 6 all'uscita della girante ? limitata, per le giranti 5 con forti sovrappressioni, dalla necessit? di garantire la buona tenuta meccanica di questa girante, e nella misura in cui delle deformazioni delle carcasse tendono ad aumentare il gioco J quando la velocit? di rotazione aumenta, le pompe centrifughe note con girante aperta non permettono di ottenere delle prestazioni sufficienti con grande sovrappressione e con grande portata previste dall'invenzione in condizioni economiche valide.- In compenso, grazie all'invenzione, a seguito della presenza del p?zzo intermedio 9 fra carcassa esterna e girante di pompa, sottoposto alla contropressione P3 per ridurre il gioco J in funzionamento, ? possibile, anche per velocit? di rotazione elevate, ottenere le prestazioni previste in modo riproducibile.

Le figure 28 a 30 illustrano tre abachi noti che mostrano in qual modo, in una pompa centrifuga, il rendimento volumetrico e la sovrappressione sono funzione del gioco relativo J/B, della velocit? specifica e della portata.

Gli abachi delle figure 28 e 29 sono tratti da una monografia della NASA, intitolata "centrifugai flow turbopump" mentre l'abaco della figura 30 ? tratto dall'opera "Pump handbook" di I.J. Karassik, W .C. Krutzch, W .H. Fraser e JP Messina, pubblicata da McGraw-Hill Book Company.

Gli abachi delle figure 28 e 29 forniscono rispettivamente, per tre differenti velocit? specifiche, che corrispondono a profondit? di estremit? differenti delle palette della girante, il rendimento volumetrico relativo e la sovrappressione relativa di una pompa con girante aperta rispetto ad una pompa- con girante munita di una flangia, in funzione del gioco relativo J/B tra il gioco J, che esiste tra la parete che si trova di fronte alle palette della girante e la girante, e la profondit? B delle palette della girante alla periferia diquesta.

Gli abachi della figura 30 mostrano, per quattro differenti velocit? specifiche Ns, il rendimento volumetrico complementare (1-??) in funzione della portata Q, le velocit? specifiche Ns essendo determinate a partire dalla velocit? di rotazione N della girante espressa in giri/min, dalla portata Q espressa in litri/mn e dalla profondit? B delle palette espresse in cm,mediante la formula:

Si noter? che la relazione tra le espressi0 della velocit? specifica Ns, che compaiono negli abachi delle figure 28 e 30, e la velocit? specifica adimensionale, che compare nella tabella comparativa fornita quidi seguito, ? la seguente:

Nella tabella fornita qui di seguito sono indicati a titolo di esempio i valori delle prestazioni da una parte per una pompa che sarebbe costruita in modo classico e dall'altra parte per una pompa rea lizzata conformemente all'invenzione, con valori tipici di pressione Po = 250 bar e di portata Qo = 50 kg/s.

La tabella fornita qui di seguito permette di constatare iguadagni apportati dall'invenzione per il valore del gioco relativo J/B come pure il rendimento.

(1) numero senza dimensione

Se si considerano ora pi? particolarmente le figure 23 a 26, sivede che, nelcaso diuna pompa nota con girante aperta illustrata nella figura 23, nella quale la girante aperta 105 munita di palette 106 ? posizionata direttamente di fronte alla parte anteriore 101 della carcassa 101, 102 e gli sforzi assiali sono ripresi da un cuscinetto di rotolamento 124 interposto tra la parte posteriore 102 della carcassa 101, 102 e l?albero della gir?nte 105, il gioco J fra le palette 106 della girante 105 e la parte anteriore 101 della carcassa.101 , 102 ? determinata da una catena vettoriale di otto quote J1 a J8 con tolleranze strette, indicate nella figura 23.

La figura 25 rappresenta la somma D dei moduli dei diversi vettori J1 a J8 che corrispondono alle diverse quote che contribuiscono a definire il gioco J nel caso della forma di attuazione nota della figura 23 che non utilizza n? un sistema di equilibratura assiale integrato alla girante, n? un pezzo intermedio pilotato da una contropressione. Il gioco J ? mal controllato per il fatto che il numero di quote, e dunque di interfacce, ? considerevole -e per ilfatto che la distanza D ? considerevole. Si possono aumentare sostanzialmente le tolleranze delle quote J1 a J6 e della quota J8, realizzando una zeppa di adattamento che corrisponde alla quota J8. Ma si ottiene solo di sostituire un vincolo con un altro.

La figura 26 mostra al contrario che, nel caso della presente invenzione, quale ? illustrata nella figura 24, il gioco J fra la girante 5 e il pezzo intermedio 9 ? determinato da un piccolo numero di quote J1 , J12, J13. La quota J1 ? definita fra la sporgenza radiale 71 solidale con il diffusore 7 e la parte del pezzo intermedio 9 che si trova di fronte alle palette 6. La quota J1 presenta cos? una posizione che dipende leggermente dalla pressione. La quota J12 ? definita tra la sporgenza radiale 71 solidale con il diffusore 7 e lo spallamento 51 realizzato nella parte periferica della girante 5 e costituisce un gioco invariabile in funzionamento. La quota J13 ? definita fra lo spallamento 51 della girante 5 e la faccia anteriore della girante 5. Nel caso in cui il pezzo intermedio 9 non ? solidale con il diffusore 7, solo una quota supplementare J14 viene aggiunta alle quote J1 , J12, J13. Come si pu? vedere nella figura 26,'la distanza accumulata D tra i punti di attacco dei vettori J1, J12 e J13 nello spazio ? molto ridotta e il gioco J pu? essere definito con la massima precisione possibile grazie all'esistenza di un riferimento assiale preciso nell'immediata prossimit? della sommit? delle palette 6 della girante J, al livello della luce 8.

In una pompa centrifuga secondo l'invenzione, quale ? illustrata nella figura 1, il pezzo intermedio 9 pu? essere a riposo distanziato dalla sua posizione di lavoro, cio? pu? essere distante dalla girante 5. Man mano che la velocit? della pompa aumenta, la contropressione P13 pu? essere applicata in modo progressivo nella cavit? 10 dietro al pezzo intermedio 9 in modo tale che questo si trova in posizione di lavoro alla velocit? nominale.

La posizione di lavoro pu? essere ottenuta mediante il semplice equilibrio tra la pressione creata della girante 5 e la contropressione P3. In questo caso, come nella figura 1, non ? necessario realizzare un cuscinetto destinato a limitare la corsa del pezzo intermedio 9 che ? libero nella sua parte situata dal lato della canalizzazione di aspirazione 3.

La figura 2 illustra una seconda forma generale di realizzazione nella quale il pezzo intermedio 9, che in questo caso forma un solo pezzo con il diffusore 7, ma che in altri casi pu? trovarsi solo in appoggio contro il diffusore 7, coopera con un elemento 16 non visibile nella figura 2, ma visibile nella variante della figura 17, della parte anteriore 1 della carcassa, che serve ad impedire la rotazione del pezzo 9. Il pezzo intermedio 9 ? libero di spostarsi assialmente nella sua parte situata dal lato della canalizzazione di aspirazione 3 ma presenta una corsa che ? limitata da un pezzo 17 che ? solidale con la parte anteriore 1 della carcassa e che definisce un cuscinetto reggispinta 17A. La posizione di lavoro del pezzo intermedio 9 ? cos? definita dal cuscinetto reggispinta 17A situato dal lato della canalizzazione di aspirazione 3. Il valore della contropressione P3 nella cavit? 10 ? tale che in posizione di lavoro esso garantisce un contatto soddisfacente fra il pezzo intermedio 9 e il cuscinetto reggispinta 17A.

A titolo di variante il pezzo intermedio 9 pu? non trovarsi in contatto a riposo con il cuscinetto reggispinta 17A nella forma di attuazione della figura 2. In questo caso, se esiste a riposo una certa distanza fra il pezzo intermedio 9 e il cuscinetto reggispinta 17A, conviene che il gioco fra la girante 5 e il pezzo intermedio 9 sia crescente a partire dalla canalizzazione di mandata 4 fino al cuscinetto reggispinta 17A per raggiungere a questo livello un valore uguale alla suddetta distanza che esiste tra il pezzo intermedio 9 e il cuscinetto reggispinta 17A.

La posizione di lavoro, nella forma di attuazione della figura 1 come in quella della figura 2, realizza il gioco ottimate 13 tra la girante 5 e il pezzo intermedio 9, cio? il gioco minimo che non fa correre il rischio di sfregamento. Il gioco dipende dalle tolleranze di esecuzione dei pezzi, dalle loro deformazioni sotto l?effetto delle forze centrifughe e delle pressioni, come pure all'occorrenza dalle dilatazioni o dalle contrazioni relative. La rigidezza del pezzo intermedio 9 assorbe le differenze che rimangono tra la pressione al livello delle palette 6 e la contropressione P3 nella cavit? 10.

Saranno ora descritte, con riferimento alle figure 3 a 22, diverse forme particolari di attuazione dell'invenzione.

La figura 3 riguarda una forma di attuazione analoga a quella della figura 1, con un pezzo intermedio 9 semirigido che costituisce, con il diffusore 7 e la parte 71 in sporgenza radiale che contribuisce a definire la luce 8, un pezzo unico collegato alla parte posteriore 2 della carcassa 1,2 in vicinanza della canalizzazione di mandata 4, mentre l'altra estremit? del pezzo intermedio 9, situata dal lato della canalizzazione di aspirazione 3, ? dotata di una capacit? di spostamento' assiale associata alla sua elasticit? sotto l'effetto della contropressione P3. Nella figura 3 si vede tuttavia che i giochi 11 e 12, fra il pezzo intermedio 9 e la parte anteriore 1 della carcassa in vicinanza della canalizzazione di mandata 4 e della canalizzazione di aspirazione 3, sono ridotti e che la cavit? 10, nella quale deve instaurarsi una contropressione P3, viene alimentata con fluido a partire dalla canalizzazione di mandata 4 essenzialmente attraverso un canale 18 ricavato nella parte anteriore 1 della carcassa e munito di un orifizio calibrato 19. Il fluido viene a sua volta evacuato dalla cavit? 10 attraverso un altro canale 20 che ? munito ugualmente diun orifizio calibrato 21 e che sbocca nella canalizzazione di aspirazione 3. Una contropressione P3, con valore intermedio tra la pressione di mandata P2 e quella di aspirazione P 1, pu? cos? venire instaurata automaticamente in modo controllato nella cavit? 10.

Nella figura 3 sono stati rappresentati dei canali 18, 20 collegati rispettivamente alle canalizzazioni di mandata 4 e di aspirazione 3. I canali 18, 20, realizzati nella parte anteriore 1 della carcassa, potrebbero tuttavia essere anche collegati ad un circuito esterno alla pompa, per applicare la contropressione P3 per mezzo di una piccola portata di fluido di natura differente da quella del fluido d? lavoro della pompa, ma che presenta una composizione chimica compatibile con quella del fluido dilavoro.

La piccola portata di circolazione di fluido nei canali 18, 20 pu? essere ottenuta sia direttamente, mediante il dimensionamento dei canali 18 20, sia per mezzo dell?incorporazione di orifizi calibrati 19, 21, come rappresentato nella figura 3.

La figura 3 illustra ancora in modo schematico dei cuscinetti di rotolamento 23, 24 che sostengono l'albero 22 della girante 5 rispetto alla carcassa 1,2, ma che non svolgono alcuna funzione nella ripresa degli sforzi assiali. I cuscinetti 23, 24 non sono stati rappresentati nelle figure 1,2, 4 a 7 e 17, 19 a scopo disemplificazione.

La figura 4 ? ugualmente analoga alla figura 1 e non sar? dunque descritta in modo particolareggiato. La figura 4 differisce dalla figura 1 per il fatto che il pezzo intermedio 9 ? fissato direttamente al diffusore 7 dal lato del condotto di mandata 4, mentre nella figura 1 ilpezzo intermedio 9, ildiffusore 7 e la sporgenza radiale 71 sono costituitida un solo pezzo.

La figura 5 illustra una forma di attuazione nella quale, come nel caso delle figure 1 e 3, il pezzo intermedio 9 semirigido e il diffusore 7, vantaggiosamente costituiti da un solo pezzo, sono fissati rigidamente sulla parte 2 della carcassa in vicinanza della canalizzazione di mandata 4, mentre la parte del pezzo intermedio 9, situata in vicinanza della canalizzazione di aspirazione 3, ? dotata di una capacit? di spostamento assiale associata alla sua elasticit?. La figura 5 illustra tuttavia una guarnizione di tenuta 25 disposta fra il pezzo intermedio 9 e la parte anteriore 1 della carcassa che definisce la canalizzazione di aspirazione 3. La comunicazione tra la cavit? 10 e la canalizzazione di aspirazione della pompa ? realizzata mediante un condotto non rappresentato. La rigidezza del pezzo intermedio 9 pu? eventualmente variare radialmente.

La figura 6 illustra una forma di attuazione nella quale il pezzo intermedio 9 comprende una parte posteriore flessibile 91 in grado di deformarsi sotto l'effetto della contropressione P3. La rigidezza della parte flessibile 91 pu? eventualmente variare radialmente. Dal lato della canalizzazione di mandata 4, il pezzo intermedio 9 ? fissato in modo rigido al diffusore 7, a sua volta fissato rigidamente sulla parte 2 della carcassa. Il pezzo intermedio 9 e il diffusore 7 possono vantaggiosamente formare un solo pezzo. Dal lato della canalizzazione di aspirazione 3 il pezzo 9 ? fissato in modo rigido mediante dei mezzi di collegamento 26 alla parte anteriore 1 della carcassa. La comunicazione fra la cavit? 10 e la canalizzazione di aspirazione della pompa ? realizzata mediante un condotto non rappresentato.

La figura 7 illustra, come la figura 2, un pezzo intermedio 9 rigido, montato come uno stamtuffo, che non ? solidale n? con la carcassa 1,2, n? col diffusore fisso 7. Nel funzionamento il pezzo 9 viene applicato contro il diffusore 7 dalla contropressione P3 esercitata nella cavit? 10. Delle guarnizioni 25, 27 realizzano la tenuta della cavit? 10, a livello del pezzo 9, dal lato della canalizzazione di aspirazione 3 e della canalizzazione di mandata 4. Le comunicazioni tra la cavit? 10 e le canalizzazioni di mandata 4 e di aspirazione 3 della pompa sono realizzate mediante dei condotti non rappresentati. Nella forma di attuazione della figura 7 un sistema anti-rotazione impedisce la rotazione del pezzo intermedio 9. Il posizionamento del pezzo intermedio 9 in appoggio sul diffusore 7 pu? essere realizzato sotto l'effetto della sola contropressione P3 presente nella cavit? 10.

La figura 8 illustra una variante di attuazione applicabile alle forme di attuazione delle figure 5 e 7, nella quale, dal lato della canalizzazione di aspirazione 3, il pezzo intermedio 9 viene allontanato dalla girante 5 a riposo per mezzo di una molla 28.

In funzione degli sforzi e degli spostamenti richiesti, la rigidezza di questa molla pu? essere piccola o grande.

La figura 9 rappresenta una molla 28 con piccola .rigidezza formata da due rondelle "Belleville".

La figura 10 presenta una rondella 28A dotata di tacche che costituisce una molla con grande rigidezza. La figura 11 mostra il profilo sviluppato di tale esempio dimolla 28A con forte rigidezza.

La figura 12 mostra una variante di attuazione nella quale la guarnizione 25 e la molla 28 della figura 8 sono combinate in un organo unico costituito da un soffietto 29 che collega il pezzo intermedio 9 alla parte anteriore 1 della carcassa 1,2 dal lato della canalizzazione di aspirazione 3. Il soffietto 29 realizza cos? le funzioni di tenuta e di distanziamento del pezzo 9 a riposo.

La figura 13 illustra una variante di attuazione della figura 7 nella quale, dal lato della canalizzazione di mandata 4, la tenuta e la forza che preme il pezzo intermedio 9 sul diffusore 7 vengono realizzate da un soffietto 30.

La figura 14 illustra, a titolo di esempio, la variante che combina le figure 7, 12 e 13, rappresentata all?interno di una turbopompa che comprende due stadidi turbina 32, 33, un induttore 31 e due cuscinetti 23, 24 di supporto dell'albero 22 di una girante aperta 5 che coopera con un pezzo intermedio 9 conformemente all'invenzione.

Le figure 15 e 16 illustrano un particolare di attuazione applicabile alle forme di attuazione delle figure 12 e 14, nel quale il soffietto 29, situato dal Iato della canalizzazione di aspirazione 3, ? montato tra il pezzo intermedio 9 e un pezzo supplementare 34 che pu? essere riportato in modo amovibile sulla parte anteriore 1 della carcassa mediante un collegamento 35, 36 del tipo di una baionetta.

La figura 17 rappresenta una forma particolare di attuazione molto simile a quella della figura 2, ma che mostra in modo esplicito un pernetto 16, che impedisce la rotazione di un pezzo intermedio 9 massiccio del tipo di uno stantuffo rispetto alla carcassa 1, 2 delle guarnizioni di tenuta 38, 39 e 37, che svolgono la funzione delle guarnizioni 25 e 27 della figura 7, e una molla 28, interposta tra un collarino di appoggio 27A e il pezzo intermedio 9.

La figura 17 corrisponde pi? particolarmente ad una forma di attuazione nella quale la contropressione P3 viene ottenuta mediante il prelievo da un canale 11' di fluido in una voluta associata alla canalizzazione di mandata 4 e mediante lo scarico del fluido fuori dalla cavit? 10 tramite un canale 12' e uno spazio 12", in modo che si produce un'espansione del fluido che esce dal diffusore 7 e in modo che la contropressione P3 nella cavit? 10 pu? essere inferiore alla pressione di mandata P2.

La figura 18 illustra semplicemente una variante diattuazione della figura 17 nella quale una sola guarnizione di tenuta strisciante 25 ? interposta fra il pezzo intermedio 9 e il pezzo 17 che porta il collarino di appoggio 27A che ? riportato sulla parte anteriore 1 della carcassa 1,2.

Nelle diverse forme di attuazione descritte in precedenza si ? supposto che il fluido che esercita la contropressione P3 e che viene introdotto nella cavit? 10, fra la parte 1 della carcassa 1,2 e la parte intermedia 9, conservi un valore costante. Nel caso in cui la contropressione P3 ? uguale a11a pressione di mandata, ? sufficiente che una piccolissima portata di fluido circoli nella canalizzazione di mandata 4 verso la canalizzazione di aspirazione 3, attraverso la cavit? 10. Ci? pu? essere ottenuto ad esempio mediante i passaggi 11, 12 delle figure 1 e 4 o mediante l'associazione dei passaggi 11, 12 e 18, 20 della figura 3.

Per realizzare questa piccolissima portata, le perdite di carico degli orifizi calibrati di entrata, quali gli orifizi 11, 19 della figura 3, sono generalmente inferiori alle perdite di carico degli orifizi calibrati di uscita, quali gli orifizi 21,12 della figura 3.

Secondo un'altra forma di attuazione, illustrata nelle figure 19 e 20, il fluido, che viene prelevato direttamente o indirettamente a partire dalla canalizzazione di mandata 4, ad esempio attraverso dei passaggi 11, 18 analoghi a quelli della forma di attuazione della figura 3, passa con una piccolissima portata dietro al pezzo intermedio 9, attraverso la cavit? 10, fino a dei passaggi 20, 12 dicomunicazione verso la canalizzazione di aspi razione 3, di modo che viene creato un gradiente di contropressione all'incirca identico al gradiente di pressione che esiste tra il pezzo intermedio 9 e la girante 5. A titolo di esempio questo gradiente pu? andare da 150 bar, al livello della canalizzazione di mandata 4 fino a 30 bar al livello della canalizzazione diaspirazione 3.

Per realizzare questa piccolissima portata, si posiziona, fra il pezzo 9 e la parte anteriore 1 della carcassa 1,2,una serie di ostacoli che creano delle perdite di carico, ciascuno dei quali ? inferiore a quello precedente quando si va dalla mandata all'espirazione, in modo tale che viene realizzata una calibratura ripartita.

Nella figura 19 sono stati rappresentati degli ostacoli costituiti da tramezzi porosi 41 a 42 che creano delle pressioni successivamente decrescenti P3, P3', P3", P3'" nella cavit? 10. I tramezzi porosi 41 a 43 possono essere solidali con la carcassa e possono essere collegati alla pista intermedia 9 mediante delle guarnizioni a U 61 a 63.

Nella figura 20 sono stati rappresentati degli ostacoli costituiti da labirinti 44 a 46 che creano nello stesso modo delle pressioni successivamente decrescenti .

Gli ostacoli possono ancora essere dei tramezzi muniti di una pluralit? diorifizicalibrati.

I tramezzi porosi 41 a 43 della figura 19 potrebbero non essere direttamente collegati alla parte anteriore 1 della carcassa 1,2 e potrebbero ad esempio presentare la forma di rondelle piatte che poggiano, tramite delle guarnizioni piatte, su dei collarini solidali rispettivamente con la parte esterna anteriore 1 della carcassa e con il pezzo intermedio 9.

Si ? supposto in precedenza che la contropressione P3 fosse uguale o inferiore alla pressione P2 nella canalizzazione dimandata 4.

In taluni casi la contropressione P3 pu? tuttavia essere anche asservita alla pressione di mandata P2 in modo da essere superiore a questa.

Tale forma diattuazione pu? permette di liberarsi da certi modi di vibrazione e in particolare pu? essere applicata a delle pompe multicellulari, come ? rappresentato schematicamente nella figura 22.

La figura 22 illustra cos? una pompa centrifuga a due stadi, il cui primo stadio comprende una girante aperta 5 che coopera con un pezzo intermedio 9 secondo l'invenzione e il cui secondo stadio comprende una girante 5' munita di una flangia solidale con la girante 5'. La pressione di uscita P4 del secondo stadio, che ? superiore alla pressione di uscita P2 del primo stadio, pu? essere iniettata dietro al pezzo intermedio 9 del primo stadio, sotto la forma di una pressione P'3 che pu? essere leggermente pi? bassa rispetto alla pressione P4, pur restando superiore alla pressione P2 diuscita dalprimo stadio.

Nel caso di applicazione dell'invenzione ad una pompa multicellulare, il secondo stadio pu? comprendere una girante chiusa, come rappresentato nella figura 22, o ancora una girante aperta realizzata secondo l'invenzione, come per il primo stadio.

Diverse variantidi attuazione possono essere apportai alle forme di attuazione descritte in precedenza.

Cos? ildiffusore 7 pu? essere radiale, assiale o misto e pu? presentare delle configurazioni diverse in combinazione con una voluta del condotto di mandata 4.

La figura 21 mostra cinque configurazioni differenti che associano dei diffusori 7A a 7E a delle volute diuscita 4A a 4E.

In generale la contropressione P3 nella cavit? 10 ? determinata preliminarmente, regolata mediante una fase di messa a punto, poi generata in modo fedele mediante un gioco di calibrature situate sul prelievo nella voluta di uscita o su un sistema indipendente.

In taluni casi ? anche possibile asservire questa contropressione P3 algioco fra la girante 5 e il pezzo intermedio 9, questo gioco essendo a sua volta controllato mediante un sensore di prossimit?.

A titolo di variante di attuazione delle figure 3 e 4, ? anche possibile far svolgere al pezzo intermedio 9 la funzione di supporto del cuscinetto anteriore.

L'invenzione si pu? applicare a pompe centrifughe utilizzabili in condizioni di utilizzazione molto diverse.

A titolo di esempio l'invenzione pu? essere utilizzata in una turbopompa ad un solo stadio che presenta una pressione dimandata di 250 bar, una portafedi 100 kg/s, una spinta assiale di 100 tonnellate e una velocit? periferica della girante di 640 m/s.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Pompa centrifuga con girante aperta, per trasportare un liquido di lavoro, che comprende almeno una girante aperta (5), munita di palette (6), posizionata all'interno di una carcassa (1,2) che definisce una canalizzazione di aspirazione (3), che si trova di fronte alla base delle palette (6) situate in vicinanza di un albero centrale (22) di azionamento della girante (5) che fa parte di un gruppo rotante, e una canalizzazione di mandata (4) dotata di un diffusore fisso (7), disposto di fronte all'estremit? periferica delle palette (6), caratterizzata dal fatto che essa comprende inoltre: a) un sistema di equilibratura assiale attivo (51, 71, 14, 15) del gruppo rotante, il quale sistema di equilibratura ? integrato alla girante (5) e comprende una camera di equilibratura (14) interposta tra la faccia posteriore dei corpo della girante (5) e una parte posteriore esterna (2) della carcassa (1,2), la suddetta camera di equilibratura (14) essendo in comunicazione con la suddetta canalizzazione di mandata (4) attraverso una prima luce (8) il cui gioco assiale(J12) viene mantenuto invariabile nel funzionamento e che ? definito dall'estremit? periferica (51) della girante (5), che svolge a sua volta la funzione di piattaforma di equilibratura, e da un pezzo di luce (71) solidale con la suddetta parte posteriore esterna (2) della carcassa (1,2) e interposta tra il diffusore (7) e la suddetta estremit? periferica (51) della girante (5), la suddetta camera di equilibratura essendo in comunicazione direttamente o indirettamente con la canalizzazione di aspirazione della pompa attraverso una seconda luce (15), e b) un pezzo intermedio (9) che forma una flangia, immobilizzato in rotazione rispetto alla carcassa (1,2), interposta fra una parte anteriore esterna (1) della carcassa (1,2) e la girante (5), la cui parte situata di fronte alle palette della girante dispone di una certa capacit? di spostamento o di deformazione secondo una direzione parallela all'asse della pompa, una cavit? (10) essendo ricavata fra la suddetta parte anteriore esterna (1) della carcassa (1, 2) e il suddetto pezzo intermedio (9) per ricevere una contropressione (P3), con un valore predeterminato, che permette di mantenere in funzionamento un gioco ridotto (13) senza contatto fra il suddetto pezzo intermedio (9) immobile in rotazione e le palette (6) della girante (5) trascinata in rotazione, indipendentemente dalle deformazioni della parte anteriore esterna (1) della carcassa (1,2).
2. Pompa centrifuga secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che essa comprende-dei mezzi che consentono la circolazione di una piccola portata di liquido fra la canalizzazione di mandata (4) e la canalizzazione di aspirazione (3) attraverso la suddetta cavit? (10).
3. Pompa centrifuga secondo la rivendicazione 1 o la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che il gioco (J) tra la girante (5) e il pezzo intermedio (9) ? determinato da una catena di quote limitata all'insieme di una quota J1, definita tra il suddetto pezzo di luce radiale (71) e la parete del pezzo intermedio (9) che si trova di fronte alle palette (6), di una quota J12, definita tra il suddetto pezzo di luce (71) e l'estremit? periferica (51) della girante (5), e di una quota J13, definita tra la suddetta estremit? periferica (51) della girante e la faccia anteriore della girante (5).
4. Pompa centrifuga secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che essa comprende dei mezzi per applicare nella cavit? (10) una contropressione (P3 ) per mezzo di un liquido addizionale che ? differente dal liquido di lavoro trasportato dalla pompa, ma la cui composizione chimica ? compatibile con quella del liquido di lavoro.
5.? Pompa centrifuga secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che essa comprende dei mezzi per applicare nella cavit? (10) una contropressione (P3) per mezzo del liquido di lavoro trasportato dalla pompa.
6. Pompa centrifuga secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 5, caratterizzata dal fatto che essa comprende un circuito specifico che attraversa la carcassa (1) per alimentare la cavit? (10) con liquido allo scopo diesercitare la suddetta contropressione (P3).
7. Pompa centrifuga secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 3, caratterizzata dal fatto che essa comprende pi? stadi e dal fatto che almeno uno stadio comprende la suddetta girante aperta (5) che integra un sistema di equilibratura assiale attivo e che coopera con il suddetto pezzo intermedio (9) che forma una flangia immobilizzata in rotazione rispetto alla carcassa (1,2).
8. Pompa centrifuga secondo le rivendicazioni5 a 7, caratterizzata dalfatto che i mezzi per applicare una contropressione (P3) nella cavit? (10) comprendono dei mezzi di prelievo di liquido di lavoro, su uno stadio situato a valle dello stadio che comprende la girante aperta (5), e dei mezzi -per reiniettare, nella cavit? (10), il liquido di lavoro prelevato.
9. Pompa centrifuga secondo la rivendicazione 5, caratterizzata dal fatto che i mezzi per applicare una contropressione (P3) nella cavit? (10) comprendono dei mezzi di comunicazione diretta (11, 12) con le canalizzazioni di mandata (4) e diaspirazione (3).
10. Pompa centrifuga secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che la contropressione (P3) esercitata nella cavit? (10) ?. asservita algioco della girante (5).
11. Pompa centrifuga secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dalfatto che la cavit? (10), situata tra la parte anteriore (1) della carcassa (1,2) e il pezzo intermedio (9), comprende una serie di ostacoli (41 a 43; 44 a 46) che creano delle perdite di carico in modo tale che un fluido, prelevato direttamente o indirettamente nella canalizzazione di mandata (4),passa dietro al pezzo intermedio (9) in direzione della canalizzazione di aspirazione (3) con una piccolissima portata, con un gradiente di contropressione vicino al gradiente di pressione che esiste tra il pezzo intermedio (9) e la girante (5), fra la canalizzazione di mandata (4) e la canalizzazione di aspirazione (3).
12. Pompa centrifuga secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che i suddetti ostacoli (41 a 43), che creano delle perdite di carico nella cavit? (10), sono costituiti da tramezzi porosi .
13. Pompa centrifuga secondo la rivendicazione 11, caratterizzata dal fatto che i suddetti ostacoli (44, 46), che creano delle perdite di carico nella cavit? (10), sono costituitida labirinti.
14. Pompa centrifuga secondo la rivendicazione 11, caratterizzata dai fatto che i suddetti ostacoli, che creano delle perdite di carico nella cavit? (10), sono costituiti da tramezzi muniti di una pluralit? diorifizicalibrati.
15. Pompa centrifuga secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che un fluido viene introdotto nella cavit? (10) situata tra la parte anteriore (1) della carcassa (1,2) e la parte intermedia (9), in modo da esercitare una contropressione (P3) con valore sostanzialmente costante sull'insieme delpezzo intermedio (9).
16. Pompa centrifuga secondo la rivendicazione (15), caratterizzata dal fatto che il pezzo intermedio (9) ? flessibile con una rigidezza predeterminata ed ? fissato rigidamente alla carcassa (1,2) in vicinanza della canalizzazione di aspirazione (3), come pure in vicinanza della canalizzazione dimandata.
17. Pompa centrifuga secondo la rivendicazione 15, caratterizzata dal fatto che il pezzo intermedio (9) ? semirigido e si trova montato liberamente rispetto alla carcassa (1,2) in vicinanza della canalizzazione di aspirazione (3), con l?interposizione di una guarnizione di tenuta (25) fra il suddetto pezzo intermedio (9) e la suddetta carcassa (1,2) in vicinanza della suddetta canalizzazione diaspirazione (3).
18. Pompa centrifuga secondo la rivendicazione 16 o la rivendicazione 17, caratterizzata dal fatto che il pezzo intermedio (9) e il diffusore fisso (7) sono costituitida un pezzo unico.
19. Pompa centrifuga secondo la rivendicazione .16 o la rivendicazione 17, caratterizzata dal fatto che il pezzo intermedio (9) ? fissato direttamente aldiffusore (7) a sua volta montato in modo fisso sulla carcassa (1,2).
20. Pompa centrifuga secondo la rivendicazione 15, caratterizzata dal fatto che il pezzo intermedio (9) ? costituito da un pezzo rigido montato in modo da potersi spostare leggermente rispetto alla parte anteriore esterna (1) della carcassa (1,2) sotto l'effetto della contropressione (P3) applicata nella cavit? (10), pur essendo immobilizzato in rotazione rispetto alla suddetta parte esterna (10) della carcassa (1,2), delle guarnizioni di tenuta (25,27; 38,37; 29,30) essendo interposte tra il suddetto pezzo intermedio rigido (9) e la carcassa (1,2) in vicinanza delle canalizzazioni di aspirazione (3) e dimandata (4).
21. Pompa centrifuga secondo la rivendicazione 20, caratterizzata dal fatto che essa comprende un soffietto elastico (30) con rigidezza predeterminata interposto tra la parte anteriore (1) della carcassa (1,2) e il pezzo intermedio (9) in vicinanza della canalizzazione di mandata (4), contemporaneamente per realizzare una tenuta fra la parte anteriore (1) della carcassa (1,2) e il pezzo intermedio (9) e per esercitare sul pezzo intermedio (9) una forza di appoggio in direzione del diffusore (7).
22. Pompa centrifuga secondo la rivendicazione 20, caratterizzata dal fatto che essa comprende-una guarnizione di tenuta strisciante tra la parte anteriore (1) della carcassa (1,2) e il pezzo intermedio (9) in vicinanza della canalizzazione di mandata (4).
23. Pompa centrifuga secondo la rivendicazione 22, caratterizzata dal fatto che il pezzo intermedio (9) rigido viene mantenuto in appoggio contro il diffusore fisso (7) sotto l'effetto di una molla (30), poi della contropressione (P3 ) applicata nella suddetta cavit? (10).
24. Pompa centrifuga secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 17 a 20, caratterizzata dal fatto che essa comprende un soffietto elastico (29) con rigidezza predeterminata interposto fra la parte anteriore (1) della carcassa (1,2) e il pezzo intermedio (9) in vicinanza della canalizzazione di aspirazione (3), contemporaneamente per realizzare una tenuta e per mantenere a riposo il pezzo intermedio (9) distanziato dalla girante (5).
25. Pompa centrifuga secondo la rivendicazione 17 o la rivendicazione 18, caratterizzata dal fatto che essa comprende una guarnizione ditenuta strisciante fra la parte anteriore (1) della carcassa (1,2) ed il pezzo intermedio (9) in vicinanza della canalizzazione diaspirazione (3).
26. Pompa centrifuga secondo la rivendicazione 25, caratterizzata dal fatto che essa comprende una molla (28;28A;29) con rigidezza predeterminata interposta tra il pezzo intermedio (9) e la carcassa (1,2), in vicinanza della canalizzazione di aspirazione (3), per mantenere a riposo il pezzo intermedio (9) distanziato dalla girante (5).
27. Pompa centrifuga secondo la rivendicazione 26, caratterizzata dal fatto che la suddetta molla (28) comprende un gruppo di rondelle "Belleville" e presenta una piccola rigidezza predeterminata.
28. Pompa centrifuga secondo la rivendicazione 26, caratterizzata dal fatto che la suddetta molla (28A) comprende una rondella dotata di tacche e presenta una grande rigidezza predeterminata.
29. Pompa centrifuga secondo la rivendicazione 8, caratterizzata dal fatto che la contropressione ? superiore alla pressione esercitata dalla girante e dal fatto che il suddetto pezzo intermedio (9) coopera con un cuscinetto reggispinta (17A), solidale con la parte anteriore (1) della carcassa (1,2), che limita la corsa del pezzo intermedio (9) verso la girante (5) in vicinanza della canalizzazione di aspirazione (3).
30. Pompa centrifuga secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 29,caratterizzata dalfatto che essa viene applicata ad una turbopompa con forte potenza per motore a razzo.