ITTO990873A1 - Pompa rotativa a cilindrata fissa e portata variabile, particolarmente per olio. - Google Patents

Description

D E S C R I Z IO N E

del Brevetto per Invenzione Industriale

La presente invenzione è relativa ad una pompa rotativa, particolarmente per olio e, in particolare, ad una pompa rotativa a cilindrata fissa e portata variabile comprendente un corpo atto ad essere collegato ad un supporto fisso e delimitante una camera di aspirazione atta ad essere connessa ad un serbatoio di olio, ed una camera di mandata atta ad essere connessa ad un circuito di mandata, e separata dalla camera di aspirazione da un setto fisso.

Le pompe del tipo appena descritto possono essere calettate, ad esempio, su un albero motore di un motore a combustione interna di un veicolo per convogliare olio al circuito di lubrificazione del motore stesso. Dal momento che la velocità di rotazione della pompa è imposta dalla velocità di rotazione dell'albero motore, da un lato si deve garantire una portata sufficiente a regime minimo e, dall'altro, è necessario limitare la portata e, quindi, la pressione dell'olio nel circuito di lubrificazione ad elevate velocità di rotazione della pompa stessa.

Per tali motivi, le pompe note del tipo sopra descrìtto sono provviste di una relativa valvola di bypass disposta a valle della camera di mandata ed atta a far ricircolare l'olio in eccesso verso il serbatoio in funzione della pressione presente nel circuito di mandata .

Le pompe note del tipo appena descritto, anche se ampiamente utilizzate, risultano scarsamente soddisfacenti, in quanto l'olio ricircolato attraverso la valvola di by-pass viene comunque compresso dalla pompa, la quale assorbe, pertanto, una relativa energia meccanica di compressione dall'albero motore senza che l'energia spesa venga poi effettivamente impiegata.

Scopo della presente invenzione è quello di realizzare una pompa rotativa a cilindrata fissa e portata variabile, particolarmente per olio, la quale consenta di risolvere in maniera semplice ed economica il problema sopra esposto.

Secondo la presente invenzione viene realizzata una pompa rotativa a cilindrata fissa e portata variabile, particolarmente per olio, comprendente un corpo cavo di supporto delimitante una cavità comprendente una camera di aspirazione atta ad essere connessa ad un serbatoio di un fluido attraverso una relativa bocca di aspirazione, ed una camera di mandata atta ad essere connessa ad un circuito utilizzatore del detto fluido attraverso una relativa bocca di mandata; e mezzi separatori per separare tra loro a tenuta di fluido le dette camere di mandata e di aspirazione; caratterizzata dal fatto che i detti mezzi separatori comprendono un organo mobile; mezzi di movimentazione essendo previsti per spostare il detto organo mobile e variare la portata di fluido compresso in ingresso alla detta camera di mandata in funzione della pressione di mandata del detto fluido.

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 una preferita forma di attuazione della pompa rotativa secondo la presente invenzione ;

la figura 2 è una sezione secondo la linea II-II della figura 1;

la figura 3 è una sezione secondo la linea III-III della figura 2 ed illustra, in scala ingrandita, la pompa della figura 1 disposta in una condizione operativa diversa da quella illustrata nella figura 1; la figura 4 è una sezione, in scala ingrandita, secondo la linea IV-IV della figura 2;

la figura 5 illustra schematicamente ed in scala ridotta una porzione centrale della pompa della figura 1; e

la figura 6 è un grafico relativo al funzionamento della pompa della figura 1.

Nelle figure da 1 a 4, con 1 è indicata una pompa rotativa a lobi a cilindrata fissa per l'alimentazione di olio per la lubrificazione di un motore a combustione interna (non illustrato) per veicoli.

La pompa 1 comprende un corpo 2 cavo, il quale definisce una cavità 3 interna e comprende, a sua volta, una porzione 4 intermedia tubolare delimitata da una superficie 5 cilindrica interna presentante un proprio asse 7, ed una porzione 8 periferica sagomata integrale alla porzione 4 ed atta ad essere collegata, in uso, ad un corpo fisso di supporto, noto e non illustrato, tramite una pluralità di viti (non illustrate).

Secondo quanto illustrato nelle figure 1, 2 e 3, la porzione 4 presenta, a delimitazione della cavità 3, una superficie 9 cilindrica esterna ed una superficie 10 anulare piana estendentesi ortogonalmente all'asse 7 tra le superfici 5 e 9. La porzione 8 presenta, sempre a delimitazione della cavità 3, una superficie 11 laterale affacciata alla superficie 9 e raccordata alla superficie 9 stessa tramite una superficie 14 di fondo ortogonale all'asse 7, una superficie 15 cilindrica interna presentante un asse 16 parallelo all'asse 7 ed eccentrico rispetto all'asse 7 stesso, ed uno spallamento 17 anulare estendentesi tra le superfici 15 e 11 e complanare alla superficie 10.

Con riferimento alla figura 1, le superfici 15, 10 e lo spallamento 17 definiscono un alloggiamento 19 circolare, facente parte della cavità 3, per una coppia di rotori anulari dentati noti, indicati con 20 e 21, i quali costituiscono parte della pompa 1, e dei quali il rotore 20 è accoppiato a strisciamento allo spallamento 17 ed alla superficie 15 per ruotare attorno all'asse 16, e presenta una dentatura 22 interna (figura 1).

Il rotore 21, invece, è atto ad essere collegato ad un albero di azionamento (non illustrato) per ruotare attorno all'asse 7 e comprende una porzione 23 anulare alloggiata all'interno del rotore 20 in posizione affacciata alla superficie 10 e provvista di una dentatura 24 esterna (figura 1) ingranante con la dentatura 22, ed un collare 25 di centraggio, il quale sporge dalla porzione 23 ed è accoppiato a tenuta di fluido alla porzione 4 e, in particolare, a strisciamento alla superficie 5.

Le dentature 22 e 24 delimitano tra loro primi e secondi vani, indicati con 27 e, rispettivamente, con 28, e dei quali i vani 27 presentano, in uso, un volume crescente con la rotazione dei rotori 20 e 21 (in senso antiorario nelle figure 1 e 3}, mentre i vani 28 un volume decrescente con la rotazione stessa.

Secondo quanto illustrato nelle figure 2 e 3, i rotori 20, 21 e le superfici 9, 14 e 11 delimitano tra loro una camera 31 di aspirazione ed una camera 32 di mandata separate tra loro da una porzione fissa 33 del corpo 2, la quale si estende radialmente tra le superfici 9 e 11 lungo un piano P di giacitura degli assi 7 e 16 ed è delimitata assialmente dallo spallamento 17, per chiudere assialmente la zona in cui i vani 27 e 28 presentano volume massimo.

La camera 31 di aspirazione comunica con i vani 27 e con una bocca 34 di aspirazione atta ad essere connessa ad un serbatoio (non illustrato) di olio, mentre la camera 32 di mandata comunica con i vani 28 e con una bocca 35 di mandata atta ad essere connessa al circuito di lubrificazione (non illustrato) del motore.

Secondo quanto illustrato, in particolare, nella figura 2, la cavità 3 comprende, inoltre, una sede 36 a sezione radiale costante, ricavata tra le camere 31 e 32 da parte opposta della porzione 33 in corrispondenza dei vani 28. La sede 36 è delimitata assialmente dai rotori 20, 21 e dalla superficie 14, e radialmente da tratti 37 e 38 cilindrici delle superfici 9 e, rispettivamente, 11 coassiali ad un asse 39 coincidente con l'asse 7, ed è impegnata da un organo 40, il quale separa tra loro a tenuta di fluido le camere 31 e 32 ed è angolarmente mobile attorno all'asse 39 rispetto al corpo 2.

L'organo 40 comprende una porzione 41 a settore circolare delimitata da una superficie laterale 43, la quale è accoppiata a strisciamento ai tratti 37 e 38, ai rotori 20 e 21 ed alla superficie 14 di fondo, e da due superfici 44 e 45 radiali opposte tra loro, delle quali la superficie 44 delimita la camera 31 di aspirazione, mentre la superficie 45 delimita la camera 32 di mandata, e le quali formano tra loro, rispetto all'asse 39, un angolo approssimante per eccesso l'ampiezza angolare massima di un vano 28.

L'organo 40 comprende, inoltre, una porzione 47 ad arco estendentesi a sbalzo dalla superficie 44 in posizione assiale adiacente al rotore 20, ed è provvisto di una dentatura 48 cilindrica esterna coassiale all'asse 39, sporgente dalle porzioni 41 e 47 per impegnare a tenuta di fluido una scanalatura 49 circolare ricavata nella porzione 8.

Secondo quanto illustrato, in particolare, nella figura 4, l'organo 40 è azionato da un gruppo 50 di movimentazione, il quale costituisce parte della pompa 1 e comprende un attuatore 51 idraulico lineare.

L'attuatore 51 comprende, a sua volta, una porzione 52 cava integrale alla porzione 8 e definente una sede 53 cilindrica ricavata lungo un asse 55 e comunicante con la camera 32 di mandata attraverso un passaggio 57 assiale delimitato da una porzione anulare 58 di spallamento. L'attuatore 51 comprende, inoltre, un elemento 60 assialmente scorrevole a tenuta di fluido nella sede 53 e comprendente uno stelo 61 intermedio allungato provvisto di una dentiera 63, e due porzioni 65 e 66 assiali terminali, delle quali la porzione 65 definisce un piattello delimitante il passaggio 57, mentre la porzione 66 è accoppiata alla porzione 52 tramite l'interposizione di una molla 68 precaricata ed atta ad esercitare una azione elastica lungo l'asse 55 per mantenere il piattello 65 in battuta contro la porzione anulare 58.

Con riferimento alle figure da 1 a 4, il gruppo 50 comprende, inoltre, un gruppo 70 di trasmissione ad ingranaggi interposto tra l'attuatore 51 e l'organo 40 e comprendente, a sua volta, la dentiera 63 e la dentatura 48, un pignone 72 ingranante con la dentiera 63, ed una ruota 74 dentata di diametro doppio rispetto a quello del pignone 72 ed ingranante con la dentatura 48 nella scanalatura 49.

Il pignone 72 e la ruota 74 sono solidalmente collegati tra loro tramite un perno 75 realizzato in un sol pezzo con il pignone 72 e la ruota 74 stessi, ed accoppiato alla porzione 52 per ruotare rispetto al corpo 2 attorno ad un asse 76 parallelo all'asse 39 ed ortogonale all'asse 55.

In uso, all'aumentare della velocità di rotazione dei rotori 20 e 21, la portata erogata dalla pompa 1 e, quindi, la pressione dell'olio nel circuito di lubrificazione del motore tendono ad aumentare. L'azione esercitata dalla pressione dì mandata sul piattello 65 è contrastata dall'azione della molla 68, per cui, quando la pressione di mandata supera un valore di soglia tale da vincere il precarico della molla 68 stessa, l'elemento 60 trasla lungo l'asse 55, ed il perno 75 ruota attorno all'asse 76.

A seguito della rotazione del perno 75, l'organo 40 ruota nella sede 36 attorno all'asse 39 rispetto al corpo 2 nel senso di rotazione opposto a quello del perno 75 stesso, parzializzando l'area di passaggio dell'olio dai vani 28 in ingresso alla camera 32 di mandata. All'aumentare della pressione di mandata a partire dal valore di soglia, l'organo 40 ruota progressivamente da una prima posizione angolare di fine corsa (figura 3) verso una seconda posizione angolare di fine corsa (figura 1), corrispondenti ad un valore massimo e, rispettivamente, minimo di area di passaggio dell'olio alla camera 32 di mandata.

Con riferimento, in particolare, al grafico della figura 5, quando l'organo 40 è disposto in una posizione di regolazione, la superficie 45 forma un angolo X rispetto al piano P. Durante la rotazione dei rotori 20 e 21, ciascun vano 28 comunica con la camera 32 di mandata, e l'area di passaggio dell'olio dal vano 28 alla camera 32 di mandata diminuisce da un valore massimo AO ad un valore Ax corrispondente all'angolo X, per cui la pompa 1 convoglia una parte dell'olio contenuta nel vano 28 e proporzionale alla differenza tra i valori AO e Ax nella camera 32 di mandata e, da qui, verso la bocca 35 di mandata, effettuando un relativo lavoro di compressione.

Sempre a seguito della rotazione dei rotori 20 e 21, ciascun vano 28 viene, dapprima, chiuso assialmente dalla superficie laterale 43 e, una volta oltrepassato l'organo 40, entra in comunicazione con la camera 31 di aspirazione, per cui la pompa 1 scarica la rimanente parte dell'olio contenuta all'interno di ciascun vano 28, e proporzionale al valore Ax, direttamente nella camera 32 di aspirazione stessa, senza effettuare alcun lavoro di compressione su tale parte di olio.

Nella figura 6 è riportato l'andamento dell'area di passaggio dell'olio da un singolo vano 28 alla camera 32 di mandata in funzione dell'angolo X. All'aumentare dell'angolo X, il valore Ax dell'area decresce progressivamente dal valore AO fino ad annullarsi per un angolo prossimo a 180°, per cui aumenta la differenza tra i valori AO ed Ax e, quindi, aumenta la portata d'olio erogata dalla pompa 1.

Da quanto precede appare evidente che la pompa 1 a cilindrata fissa eroga una portata d'olio variabile in maniera continua ed automatica in funzione della pressione di mandata, ed assorbe dall'albero motore solamente l'energia necessaria per comprimere l'olio effettivamente erogato.

A bassi regimi di rotazione del motore, l'organo 40 della pompa 1 si dispone nella prima posizione di fine corsa, consentendo alla pompa 1 di comportarsi come una pompa tradizionale, mentre a regimi di rotazione elevati limita la portata d'olio erogata senza dissipare energia, con conseguente minore potenza assorbita della pompa 1 rispetto alle pompe note.

Infatti, l'organo 40 separa tra loro a tenuta di fluido le camere 31 e 32 ed è mobile per variare l'area di passaggio dai vani 28 alla camera 32 di mandata e, quindi, la portata d'olio erogata attraverso la bocca 35 di mandata, e per ricircolare direttamente verso il serbatoio la parte d'olio in eccesso, sulla quale non viene effettuato alcun lavoro di compressione.

Inoltre, il gruppo 50 di movimentazione consente di regolare la posizione angolare dell'organo 40 in maniera continua e precisa in funzione dell'azione esercitata della pressione di mandata sul piattello 65 e con un rapporto di trasmissione tale da realizzare una corsa dell'organo 40 maggiore di quella dell'elemento 60.

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

In particolare, l'organo 40 potrebbe essere conformato in maniera diversa e/o essere girevole attorno ad un asse 39 eccentrico rispetto all'asse 7, e/o il gruppo 50 di movimentazione potrebbe essere diverso da quello indicato a titolo di esempio.

Claims (1)

1. R IV E N D ICA Z I ON I 1.- Pompa (1) rotativa a cilindrata fissa e portata variabile, particolarmente per olio, comprendente un corpo cavo (2) di supporto delimitante una cavità (3) comprendente una camera di aspirazione (31) atta ad essere connessa ad un serbatoio di un fluido attraverso una relativa bocca di aspirazione (34), ed una camera di mandata (32) atta ad essere connessa ad un circuito utilizzatore del detto fluido attraverso una relativa bocca di mandata (35); e mezzi separatori (33,40) per separare tra loro a tenuta di fluido le dette camere di mandata (32) e di aspirazione (31); caratterizzata dal fatto che i detti mezzi separatori (33,40) comprendono un organo mobile (40); mezzi di movimentazione (50) essendo previsti per spostare il detto organo mobile (40) e variare la portata di fluido compresso in ingresso alla detta camera di mandata (32) in funzione della pressione di mandata del detto fluido. 2.- Pompa secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto di comprendere un rotore (20,21) girevole attorno ad un relativo asse di rotazione (7,16) per convogliare il detto fluido dalla detta camera di aspirazione (31) alla detta camera di mandata (32); il detto organo mobile (40) essendo girevole attorno ad un asse (39) parallelo al detto asse di rotazione (7,16). 3.- Pompa secondo la rivendicazione 2, caratteri-zzata dal fatto che il detto organo mobile (40) è disposto in posizione assiale affacciata al detto rotore (20,21). 4.- Pompa secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che i detti mezzi di movimentazione (50) comprendono un attuatore idraulico (51) per spostare il detto organo mobile (40) e mezzi di trasmissione (70) interposti tra il detto attuatore idraulico (51) ed il detto organo mobile (40). 5.- Pompa secondo la rivendicazione 4, caratterizzata dal fatto che i detti mezzi di trasmissione (70) comprendono almeno una trasmissione ad ingranaggi (63,72)(74,48). 6.- Pompa secondo la rivendicazione 7, caratterizzata dal fatto che i detti mezzi di trasmissione (70) comprendono una trasmissione a rocchetto e dentiera (72,63). 7.- Pompa secondo la rivendicazione 5 o 6, caratterizzata dal fatto che i detti mezzi di trasmissione (70) comprendono una prima ruota dentata <(>72<) >accoppiata al detto attuatore idraulico (51), ed una seconda ruota dentata (74) interposta tra il detto organo mobile (40) e la detta prima ruota dentata (72). 8.- Pompa secondo la rivendicazione 7, caratterizzata dal fatto che i detti mezzi di trasmissione (70) comprendono un perno (75) girevole realizzato in un sol pezzo con le dette ruote dentate (72)(74). 9.- Pompa secondo la rivendicazione 7 o 8, caratterizzata dal fatto che la detta seconda ruota dentata (74) presenta un diametro maggiore di quello della detta prima ruota dentata (72). 10.- Pompa secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 4 a 9, caratterizzata dal fatto che il detto attuatore idraulico (51) è un attuatore lineare . 11.- Pompa secondo le rivendicazioni 7 e 10, caratterizzata dal fatto che il detto attuatore idraulico (51) comprende una testa di spinta (65) sulla quale agisce, in uso, la pressione di mandata, ed una dentiera (63) solidalmente collegata alla detta testa di spinta (65) per traslare unitamente alla testa di spinta (65) stessa ed ingranante cori la detta prima ruota dentata (72). 12.- Pompa secondo la rivendicazione 11, caratterizzata dal fatto che il detto attuatore idraulico (51) comprende mezzi elastici (68) atti ad esercitare una azione opposta a quella esercitata dalla pressione di mandata sulla detta testa di spinta (65), per spingere il detto organo mobile (40) verso una posizione di fine corsa, nella quale l'organo mobile (40) stesso rimane fino a quando la pressione di mandata stessa non supera un valore di soglia. 13.- Pompa rotativa a cilindrata fissa e portata variabile, particolarmente per olio, sostanzialmente come descritta ed illustrata nelle figure allegate.