IT201600119821A1 - Gruppo di pompaggio per alimentare combustibile, preferibilmente gasolio, da un serbatoio di contenimento ad un motore a combustione interna - Google Patents

Description

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

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

In particolare, la presente invenzione è relativa ad un gruppo di pompaggio del tipo comprendente una pompa di alta pressione, nella fattispecie una pompa a pistoni, per alimentare il combustibile ad un motore a combustione interna; una pompa di pre-alimentazione, nella fattispecie una pompa ad ingranaggi, per alimentare il combustibile da un serbatoio di contenimento alla pompa di alta pressione; ed un circuito idraulico per collegare fra loro il serbatoio di contenimento ed il motore a combustione interna.

La pompa a pistoni comprende almeno un cilindro; un pistone impegnato in maniera scorrevole nel cilindro; un dispositivo di azionamento per spostare il pistone con una corsa di aspirazione del combustibile nel cilindro ed una corsa di compressione del combustibile contenuto nel cilindro stesso; una valvola di aspirazione per controllare selettivamente l’alimentazione del combustibile al cilindro; ed una valvola di mandata per controllare selettivamente l’alimentazione del combustibile al motore a combustione interna.

Il circuito idraulico comprende un primo ramo per collegare fra loro il serbatoio di contenimento e la pompa di pre-alimentazione, un secondo ramo per collegare fra loro la pompa di pre-alimentazione e la pompa di alta pressione, un terzo ramo per collegare fra loro la pompa di alta pressione ed il motore a combustione interna, ed un dispositivo di filtraggio montato lungo il secondo ramo per filtrare il combustibile alimentato alla pompa di alta pressione.

Il circuito idraulico comprende, inoltre, un quarto ramo per collegare fra loro il primo ramo ed il secondo ramo a monte del dispositivo di filtraggio in una direzione di avanzamento del combustibile lungo il circuito idraulico, ed un quinto ramo per collegare fra loro il secondo ramo ed il serbatoio di contenimento a valle del dispositivo di filtraggio nella direzione di avanzamento stessa.

Il quarto ramo è provvisto di una valvola di sovrappressione, la cui apertura viene comandata da una pressione nel secondo ramo comunque inferiore ad una pressione di rottura del dispositivo di filtraggio causata dal suo intasamento.

Il quinto ramo è provvisto di una valvola di troppopieno per scaricare nel serbatoio di contenimento il combustibile eccedente quello alimentato attraverso le valvole di aspirazione della pompa di alta pressione.

Dal momento che la portata di combustibile alimentata dalla pompa di pre-alimentazione alla pompa di alta pressione varia in funzione della pressione del combustibile nel serbatoio di contenimento, la pompa di pre-alimentazione viene dimensionata in modo da garantire alla pompa di alta pressione una portata di combustibile sufficiente anche quando la pressione del combustibile nel serbatoio di contenimento è pari ad un valore di soglia inferiore.

Di conseguenza, quando la pressione del combustibile nel serbatoio di contenimento è pari ad un valore di soglia superiore, la portata di combustibile alimentata dalla pompa di pre-alimentazione alla pompa di alta pressione attraverso il dispositivo di filtraggio è superiore alla portata di combustibile effettivamente richiesta dal motore a combustione interna.

Da quanto sopra esposto discende che i gruppi di pompaggio noti del tipo sopra descritto presentano alcuni inconvenienti principalmente discendenti dal fatto che la portata di combustibile relativamente elevata alimentata alla pompa di alta pressione quando la pressione del combustibile nel serbatoio di contenimento è pari al citato valore di soglia superiore comporta da un lato il sovradimensionamento del dispositivo di filtraggio e dall’altro lato un intasamento relativamente rapido e, quindi, una durata relativamente breve del dispositivo di filtraggio stesso.

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

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

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

la figura 1 è uno schema idraulico di una preferita forma di attuazione del gruppo di pompaggio della presente invenzione; e

la figura 2 è uno schema idraulico di una variante del gruppo di pompaggio della figura 1.

Con riferimento alla figura 1, con 1 è indicato, nel suo complesso, un gruppo di pompaggio per alimentare combustibile, preferibilmente gasolio, da un serbatoio 2 di contenimento ad un motore 3 a combustione interna, nella fattispecie un motore a scoppio Diesel comprendente un collettore 4 di distribuzione del combustibile, comunemente indicato con il termine di “common rail”, ed una pluralità di iniettori 5 collegati con il collettore 4 ed atti a nebulizzare il combustibile all’interno di relative camere di combustione (non illustrate) del motore 3 stesso.

Il gruppo di pompaggio 1 comprende una pompa 6 di alta pressione, nella fattispecie una pompa a pistoni, atta ad alimentare il combustibile al motore 3, ed una pompa 7 di bassa pressione o pre-alimentazione, nella fattispecie una pompa ad ingranaggi, atta ad alimentare il combustibile dal serbatoio 2 alla pompa 6.

La pompa 6 comprende una pluralità di cilindri 8 (nella fattispecie due cilindri 8), i quali sono ricavati in un corpo pompa 9, e sono impegnati in maniera scorrevole, ciascuno, da un rispettivo pistone 10.

I pistoni 10 vengono spostati lungo i relativi cilindri 8 da un dispositivo 11 di azionamento di tipo noto alloggiato all’interno del corpo pompa 9 con un moto rettilineo alternativo comprendente una corsa di andata di aspirazione del combustibile nei relativi cilindri 8 ed una corsa di ritorno di compressione del combustibile contenuto nei relativi cilindri 8 stessi.

Il gruppo di pompaggio 1 comprende, inoltre, un circuito 12 idraulico di alimentazione del combustibile comprendente, a sua volta, un primo ramo 13 per collegare fra loro il serbatoio 2 e la pompa 7; un secondo ramo 14, il quale collega fra loro le pompe 6 e 7, si estende attraverso il corpo pompa 9 per lubrificare il dispositivo 11 di azionamento, ed è collegato a ciascun cilindro 8 attraverso una relativa valvola 15 di aspirazione; ed un terzo ramo 16, che si estende tra la pompa 6 ed il collettore 4, ed è collegato a ciascun cilindro 8 attraverso una relativa valvola 17 di mandata.

Il circuito 12 comprende, inoltre, una strozzatura calibrata 18 ricavata lungo il ramo 13; un dispositivo 19 di filtraggio montato lungo il ramo 14; ed una strozzatura calibrata 20 ricavata lungo il ramo 14 a monte del dispositivo 19 in una direzione 21 di avanzamento del combustibile lungo il circuito 12 stesso.

Il circuito 12 presenta, inoltre, un quarto ramo 22 per collegare fra loro il ramo 14 a monte della strozzatura calibrata 20 nella direzione 21 ed il ramo 13 a monte della strozzatura calibrata 18 nella direzione 21 stessa.

Il ramo 22 è provvisto di una valvola 23 di troppopieno comprendente un corpo valvola 24 ed un otturatore 25 mobile all’interno del corpo valvola 24 per definire una prima camera 26 a volume variabile ed una seconda camera 27 a volume variabile.

La camera 26 presenta un ingresso 28 del combustibile nel corpo valvola 24 ed una uscita 29 del combustibile dal corpo valvola 24 stesso.

L’ingresso 28 è collegato con il ramo 14 a monte della strozzatura calibrata 20 nella direzione 21 e l’uscita 29 è collegata con il ramo 13 a monte della strozzatura calibrata 18 nella direzione 21 stessa.

La camera 27 è collegata con il ramo 13 a monte della strozzatura calibrata 18 nella direzione 21, ed alloggia al proprio interno una molla 30 interposta tra il corpo valvola 24 e l’otturatore 25 per spostare, e normalmente mantenere, l’otturatore 25 stesso in una posizione di chiusura dell’uscita 29.

Il circuito 12 comprende, inoltre, un quinto ramo 31, il quale collega il ramo 14 con il serbatoio 2, e consente di scaricare nel serbatoio 2 almeno parte della portata di combustibile eccedente quella alimentata attraverso le valvole 15; ed un sesto ramo 32, che si estende tra il collettore 4 ed il ramo 31, e consente di scaricare nel serbatoio 2 la portata di combustibile eccedente quella necessaria agli iniettori 5.

In uso, il combustibile presenta una pressione P1 nel serbatoio 2 e, quindi, nella camera 27, una pressione P2 minore della pressione P1 all’ingresso della pompa 7 a valle della strozzatura calibrata 18 nella direzione 21, una pressione P3 all’uscita della pompa 7 e, quindi, all’ingresso 28 della valvola 23, ed una pressione P4 minore della pressione P3 tra la strozzatura calibrata 20 ed il dispositivo 19 di filtraggio.

A causa della presenza della strozzatura calibrata 20 e della valvola 23 di troppo-pieno, la portata Q2 di combustibile alimentata attraverso la strozzatura calibrata 20 e, quindi, alla pompa 6 di alta pressione è sostanzialmente pari alla differenza tra la portata Q1 di combustibile alimentata attraverso la pompa 7 di bassa pressione e la portata Q3 di combustibile ricircolata all’ingresso della pompa 7 attraverso la valvola 23.

Quando la pressione P1 del combustibile nel serbatoio 2 e, quindi, la portata Q1 di combustibile alimentata attraverso la pompa 7 aumentano, la strozzatura calibrata 20 ostacola l’alimentazione della portata Q1 di combustibile alla pompa 6 di alta pressione e comporta un aumento della pressione P3 del combustibile all’uscita della pompa 7 ed all’ingresso 28 della valvola 23, l’apertura della valvola 23, lo scarico della portata Q3 di combustibile all’ingresso della pompa 7, e, quindi, una nuova diminuzione della pressione P3 stessa.

Di conseguenza, la valvola 23 di troppo-pieno raggiunge un nuovo punto di equilibrio, la pressione P3 è sostanzialmente costante, e la dipendenza della portata Q2 di combustibile dalla pressione P1 del combustibile nel serbatoio 2 è relativamente ridotta.

La portata Q2 di combustibile alimentata attraverso il dispositivo 19 di filtraggio è, quindi, relativamente ridotta e consente di utilizzare dispositivi 19 di filtraggio di dimensioni relativamente ridotte evitandone l’intasamento in tempi relativamente brevi.

La variante illustrata nella figura 2 differisce da quanto illustrato nella figura 1 per il fatto che, in essa, l’ingresso 28 è collegato con il ramo 14 a monte della strozzatura calibrata 20 nella direzione 21, l’uscita 29 è collegata con il ramo 13 a monte della strozzatura calibrata 18 nella direzione 21, e la camera 27 è collegata con il ramo 14 a valle della strozzatura calibrata 20 nella direzione 21 stessa.

Inoltre, il circuito 12 comprende una valvola 33 di sovrappressione provvista di un ingresso 34 collegato con il ramo 14 a monte della strozzatura calibrata 20 nella direzione 21 e di una uscita 35 collegata con il ramo 13 a monte della strozzatura calibrata 18 nella direzione 21 stessa.

Dal momento che le camere 26 e 27 sono soggette alle pressioni P3 e, rispettivamente, P4, la portata Q2 alimentata attraverso la strozzatura calibrata 20 è sostanzialmente indipendente dall’intasamento del dispositivo 19 di filtraggio.

Infatti, l’incremento della pressione P4 causato dall’intasamento del dispositivo 19 di filtraggio comporta lo spostamento dell’otturatore 25 verso la sua posizione di chiusura, la riduzione della portata Q3 di combustibile alimentata all’ingresso della pompa 7 attraverso la valvola 23 di troppo-pieno, e l’aumento della pressione P3.

L’aumento delle pressioni P3 e P4 comporta il raggiungimento di un nuovo punto di equilibrio della valvola 23 di troppo-pieno e l’alimentazione alla pompa 6 di una portata Q2 sostanzialmente costante ed indipendente dall’intasamento del dispositivo 19 di filtraggio.

La presenza della valvola 33 di sovrappressione consente di mantenere le pressioni P3 e P4 al disotto di una pressione di rottura del dispositivo 19 di filtraggio.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI 1.- Gruppo di pompaggio per alimentare combustibile, preferibilmente gasolio, da un serbatoio di contenimento (2) ad un motore a combustione interna (3), il gruppo di pompaggio comprendendo una pompa di alta pressione (6) per alimentare il combustibile al motore a combustione interna (3); una pompa di pre-alimentazione (7) per alimentare il combustibile dal serbatoio di contenimento (2) alla pompa di alta pressione (6); ed un circuito idraulico (12) comprendente, a sua volta, un primo ramo (13) per collegare fra loro il serbatoio di contenimento (2) e la pompa di pre-alimentazione (7), un secondo ramo (14) per collegare fra loro la pompa di pre-alimentazione (7) e la pompa di alta pressione (6), un terzo ramo (16) per collegare fra loro la pompa di alta pressione (6) ed il motore a combustione interna (3), ed un dispositivo di filtraggio (19) montato lungo il secondo ramo (14); ed essendo caratterizzato dal fatto che il circuito idraulico (12) comprende, inoltre, una riduzione di sezione (20) ricavata lungo il secondo ramo (14) tra la pompa di prealimentazione (7) ed il dispositivo di filtraggio (19). 2.- Gruppo di pompaggio secondo la rivendicazione 1, in cui la riduzione di sezione (20) è definita da una strozzatura calibrata realizzata nel secondo ramo (14). 3.- Gruppo di pompaggio secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui il circuito idraulico (12) comprende, inoltre, un quarto ramo (22) per collegare fra loro il primo ramo (13) ed il secondo ramo (14), ed una valvola di troppo-pieno (23) montata lungo il quarto ramo (22) stesso. 4.- Gruppo di pompaggio secondo la rivendicazione 3, in cui il circuito idraulico (12) comprende, inoltre, una ulteriore riduzione di sezione (18) ricavata lungo il primo ramo (13); il quarto ramo (22) collegandosi al primo ramo (13) tra il serbatoio di contenimento (2) e la detta ulteriore riduzione di sezione (18). 5.- Gruppo di pompaggio secondo la rivendicazione 3 o 4, in cui la valvola di troppo-pieno (23) comprende un corpo valvola (24), un otturatore (25) montato all’interno del corpo valvola (24) per definire una prima camera a volume variabile (26) ed una seconda camera a volume variabile (27), un ingresso (28) ed una uscita (29) del combustibile nella, e rispettivamente dalla, prima camera a volume variabile (26), ed un dispositivo elastico di spinta montato nella seconda camera a volume variabile (27) per spostare, e normalmente mantenere, l’otturatore (25) in una posizione di chiusura della detta uscita (29). 6.- Gruppo di pompaggio secondo la rivendicazione 5, in cui la seconda camera a volume variabile (27) è collegata con il primo ramo (13) e l’ingresso (28) della prima camera a volume variabile (26) è collegato con il secondo ramo (14) a monte del dispositivo di filtraggio (19) in una direzione di avanzamento (21) del combustibile lungo il circuito idraulico (12). 7.- Gruppo di pompaggio secondo la rivendicazione 6, in cui l’ingresso (28) della prima camera a volume variabile (26) è collegato con il secondo ramo (14) a monte della riduzione di sezione (20) del secondo ramo (14) nella direzione di avanzamento (21). 8.- Gruppo di pompaggio secondo la rivendicazione 5, in cui la seconda camera a volume variabile (27) è collegata con il secondo ramo (14) a valle della riduzione di sezione (20) del secondo ramo (14) in una direzione di avanzamento (21) del combustibile lungo il circuito idraulico (12) e l’ingresso (28) della prima camera a volume variabile (26) è collegato con il secondo ramo (14) a monte della riduzione di sezione (20) del secondo ramo (14) nella direzione di avanzamento (21). 9.- Gruppo di pompaggio secondo la rivendicazione 8, in cui il circuito idraulico (12) comprende, inoltre, una valvola di sovrappressione (33) collegata con il primo ramo (13) e con il secondo ramo (14). 10.- Gruppo di pompaggio secondo la rivendicazione 9, in cui il circuito idraulico (12) comprende, inoltre, una ulteriore riduzione di sezione (18) ricavata lungo il primo ramo (13); la valvola di sovrappressione (33) presentando un ingresso (34) collegato con il secondo ramo (14) a monte della riduzione di sezione (20) del secondo ramo (14) nella direzione di avanzamento (21) ed una uscita (35) collegata con il primo ramo (13) tra il serbatoio di contenimento (2) e la detta ulteriore riduzione di sezione (18).