ITBO20080686A1

ITBO20080686A1 - Pompa di tipo gerotor

Info

Publication number: ITBO20080686A1
Application number: IT000686A
Authority: IT
Inventors: Andrea Carreri; Franco Lodi; Roberto Magrini; Luca Nicolini; Simone Orlandi; Marco Simoni
Original assignee: Cnh Italia Spa
Priority date: 2008-11-13
Filing date: 2008-11-13
Publication date: 2010-05-14
Also published as: EP2187057A1; US20100119398A1

Description

DESCRIZIONE

del brevetto per Invenzione Industriale dal titolo:

“POMPA DI TIPO GEROTOR”

La presente invenzione è relativa ad una pompa olio di tipo gerotor. Più in particolare la presente invenzione si riferisce ad una pompa di tipo gerotor (generated pump rotor) che prevede un rotore interno con un determinato numero di lobi ed un rotore esterno (in generale provvisto di un lobo addizionale rispetto al numero di lobi previsti sul rotore interno). Il rotore interno è eccentrico rispetto al rotore esterno ed i lobi del rotore interno si ingranano con i lobi del rotore esterno per formare ciclicamente una pluralità di camere di compressione tra i lobi nelle quali il fluido viene compresso ed inviato ad un condotto di mandata.

Le pompe di tipo gerotor sono utilizzate in un ampio spettro di applicazioni come, per esempio, le pompe olio utilizzate in campo automobilistico.

Nella fattispecie le pompe di tipo gerotor sono ampiamente utilizzate nei circuiti idraulici dei trattori agricoli.

Pertanto, in particolare, la presente invenzione trova vantaggiosa, ma non esclusiva, applicazione nella realizzazione di trattori agricoli, cui la descrizione che segue farà esplicito riferimento senza per questo perdere in generalità.

In generale, una pompa gerotor di tipo noto comprende un corpo pompa chiuso da un coperchio.

Inoltre, il corpo pompa prevede, a sua volta, una cavità predisposta a ricevere:

- un rotore esterno provvisto, a sua volta, di una superficie esterna atta a strisciare sulla superficie della cavità, e di una superficie interna provvista di lobi che aggettano verso l’interno del rotore esterno stesso; ed - un rotore interno, calettato su un albero di trascinamento, provvisto di lobi che ingranano i lobi del rotore esterno.

Se gli spessori dei rotori sono contenuti entro certi limiti non si nota l’insorgenza di vibrazioni significative nella pompa.

Tuttavia, per aumentare la portata della pompa si deve aumentare necessariamente lo spessore dei rotori. Questo fatto ha come conseguenza principale che per spessori considerevoli dei rotori si ha un aumento notevole delle vibrazioni e della conseguente rumorosità della pompa.

E’ per ovviare a questi inconvenienti che è stata concepita la presente invenzione in cui il rotore interno (ed eventualmente anche il rotore esterno) viene sezionato in almeno due porzioni tagliandolo con un piano perpendicolare al suo asse di rotazione.

In questo modo si ottiene sorprendentemente una drastica riduzione della rumorosità della pompa.

Ulteriori miglioramenti si sono ottenuti sfalsando tra di loro di un certo angolo i due rotori interni ottenuti dal taglio.

I rotori possono essere in un numero superiore a due e possono presentare spessori uguali o diversi.

Pertanto, secondo la presente invenzione viene realizzata una pompa olio di tipo gerotor secondo quanto rivendicato nella rivendicazione 1 o in una qualsiasi delle rivendicazioni dipendenti direttamente o indirettamente dalla rivendicazione 1.

Per una migliore comprensione della presente invenzione, vengono ora descritte alcune forme di attuazione preferite, a puro titolo di esempi non limitativi e con riferimento ai disegni allegati, nei quali:

- la figura 1 illustra un esploso di una prima forma di attuazione di una pompa di tipo gerotor oggetto della presente invenzione;

- la figura 2 mostra un corpo pompa che è parte della pompa illustrata in figura 1;

- la figura 3 fa vedere un coperchio utilizzato nella pompa di figura 1;

- la figura 4 illustra un negativo (cioè i “vuoti” sono stati rappresentati come “pieni”) della pompa di figura 1; e

- la figura 5 mostra in esploso alcuni elementi compresi in una seconda forma di attuazione di una pompa di tipo gerotor oggetto della presente invenzione.

In figura 1, con 10 è indicata, nel suo complesso, una pompa gerotor secondo la presente invenzione.

La pompa gerotor 10 comprende un corpo pompa 11 ed un coperchio 12 che chiudono “a pacco” una pluralità di elementi che verranno descritti qui di seguito.

Tali elementi comprendono un primo rotore esterno 13, un primo rotore interno 14, un disco separatore 15 a forma di anello, un secondo rotore interno 16, un secondo rotore esterno 17 ed un albero di trascinamento 18 presentante un asse longitudinale (AX), che è anche l’albero di rotazione dell’albero di trascinamento 18, il quale è posto in rotazione da un motore (non mostrato).

Il corpo pompa 11 (che viene successivamente chiuso dal coperchio 12) è provvisto di una cavità (CV) predisposta a ricevere:

- il primo rotore esterno 13 che prevede, a sua volta, una superficie esterna (SUP1) atta a strisciare sulla superficie interna (SUP2) della cavità (CV); il primo rotore esterno 13 è provvisto, inoltre, di una superficie interna (SUP3) provvista di una prima pluralità di lobi (LB1) che aggettano verso l’interno del primo rotore esterno 13 stesso;

- il primo rotore interno 14, calettato sull’albero di trascinamento 18 di asse (AX) per mezzo di un foro centrale passante (FP); inoltre, il primo rotore interno 14 è provvisto di una seconda pluralità di lobi (LB2) (aggettanti verso l’esterno) che, in uso, si ingranano con i lobi (LB1) del primo rotore esterno 13;

- il disco separatore 15 a forma di anello che prevede un foro centrale passante (FP2) attraversato, in uso, anch’esso dall’albero di trascinamento 18; il disco separatore 15 è fissato al primo rotore esterno 13 tramite grani (GR), ciascuno dei quali è inserito in una rispettiva sede (SD1) realizzata su una faccia frontale del primo rotore esterno 13, ed in una rispettiva sede (SD2) ricavata sul disco separatore 15 stesso; è da notare che l’assemblaggio del disco separatore 15 con il primo rotore esterno 13 è possibile grazie al fatto che il diametro di tale disco separatore 15 è maggiore del diametro del primo rotore interno 14; è da notare anche il fatto che nel caso di specie i grani (GR) sono in numero di tre e sono distanziati tra di loro di 120°; inoltre, sempre restando nell’ambito della presente invenzione, il disco separatore 15 potrebbe essere fissato al secondo rotore esterno 17 anziché al primo rotore esterno 13;

- il secondo rotore interno 16, calettato sull’albero di trascinamento 18 di asse (AX) per mezzo di un foro centrale passante (FP3); il secondo rotore interno 16 essendo provvisto di una terza pluralità di lobi (LB3) esterni; ed

- il secondo rotore esterno 17 provvisto, a sua volta, di una superficie esterna (SUP4) atta a strisciare sulla superficie interna (SUP2) della cavità (CV); il secondo rotore esterno 17 prevede, inoltre, una superficie interna (SUP5) avente una quarta pluralità di lobi (LB4) che aggettano verso l’interno del secondo rotore esterno 17 stesso; i lobi (LB3) del secondo rotore interno 16, in uso, si ingranano con i lobi (LB4) del secondo rotore esterno 17.

E’ necessario porre l’attenzione sul fatto che, mentre i due rotori interni 14 e 16 sono calettati sull’albero di trascinamento 18, sia il disco 15 che i due rotori esterni 13, 17 sono folli sull’albero di trascinamento 18 stesso. I diametri esterni del disco 15 e dei due rotori esterni 13, 17 sono sostanzialmente uguali al diametro della cavità (CV) realizzata nel corpo pompa 11.

Pertanto, una peculiarità della presente invenzione consiste nel fatto di aver tagliato in due parti, rispettivamente, un rotore interno ed un rotore esterno con un piano (㲀) sostanzialmente perpendicolare all’asse (AX) dell’albero di trascinamento 18 (figura 1).

E’ da notare, altresì, che il sistema funzionerebbe lo stesso se vi fossero due rotori interni ed un solo rotore esterno, e che anche la presenza del disco di separazione non è indispensabile.

Inoltre, i due rotori interni 14, 16 possono essere montati in maniera sfalsata tra di loro di un angolo di sfalsamento (non mostrato nelle figure allegate) formato tra un lobo (LB2) appartenente ad una prima porzione lobata (14) ed un lobo (LB3) appartenente ad una seconda porzione lobata (16).

Inoltre, in un caso particolare, l’angolo di sfalsamento può essere scelto in maniera tale da far sì che almeno un lobo (LB2) del rotore interno 14 corrisponda ad un incavo tra due lobi (LB3) contigui del rotore interno 16.

Per facilitare lo sfalsamento tra i rotori interni 14, 16 è risultato particolarmente vantaggioso adottare un albero di trascinamento 18 provvisto di scanalature longitudinali (non visibili in figura 1) con le quali si accoppiano delle analoghe scanalature (non mostrate) previste sulle pareti dei fori centrali passanti (FP1) e (FP3) rispettivamente dei rotori interni 14, 16.

Nel caso sia prevista la presenza del disco separatore 15, quando la pompa 10 è completamente montata i vari elementi 13, 14, 15, 16, 17 sono impaccati tra il fondo (FND) della cavità (CV) del corpo pompa 11 ed il coperchio 12, quest’ultimo essendo stretto sul corpo pompa 11 stesso tramite quattro viti (VT). Per di più, gli elementi 13, 14, 15, 16, 17 sono attraversati tutti dall’albero di trascinamento 18, le cui estremità 18A, 18B sono sostenute da cuscinetti (BR1), (BR2) contenuti, rispettivamente, in un alloggiamento (ALL1) realizzato sul fondo (FND) della cavità (CV), ed in un alloggiamento (ALL2) ricavato all’interno del coperchio 12.

Quando tutti gli elementi sono montati tra il corpo pompa 11 ed il coperchio 12 la presenza del disco di separazione 15 porta alla creazione di una prima camera di pompaggio (PP1), e di una seconda camera di pompaggio (PP2).

Nello specifico, la prima camera di pompaggio (PP1) è definita, da una parte, dal fondo (FND) della cavità (CV), e, dall’altra, da una prima faccia (FFC1) del disco di separazione (15). All’interno della prima camera di pompaggio (PP1) si trovano il primo rotore esterno 13, il primo rotore interno 14 ed una prima porzione dell’albero di trascinamento 18.

La seconda camera di pompaggio (PP2) è definita, invece, da una parte, dal fondo del coperchio 12, e, dall’altra, da una seconda faccia (FFC2) del disco di separazione 15. All’interno della seconda camera di pompaggio (PP2) si trovano il secondo rotore interno 16, il secondo rotore esterno 17, ed una seconda porzione dell’albero di trascinamento 18.

Le due camere di pompaggio (PP1), (PP2) sono isolate idraulicamente l’una dall’altra. Come abbiamo detto, l’isolamento idraulico tra le due camere di pompaggio (PP1), (PP2) è garantito dalla presenza del disco di separazione 15.

Come mostrato nelle figure 1, 2, 3, 4, mentre per le due camere di pompaggio (PP1), (PP2) è previsto un condotto di aspirazione (CND1) comune, i condotti di mandata sono due (CND2) e (CND3), uno per ogni camera di pompaggio (PP1), (PP2).

In particolare, il condotto di aspirazione (CND1) si ramifica in una prima porzione (PZ1) (figura 4) dalla parte del corpo pompa 11, ed in una seconda porzione (PZ2) dalla parte del coperchio 12.

In altre parole, il primo condotto di mandata (CND2) viene realizzato nel corpo pompa 11, mentre il secondo condotto di mandata (CND3) è ricavato nel coperchio 12.

Eventualmente, come mostrato in figura 4 i condotti di mandata (CND2), (CND3) possono essere collegati tra di loro tramite un canale interno (TB) a cui è allacciato un ulteriore canale interno di ritorno (CND4) eventualmente collegato in parallelo con una valvola di massima (VVM).

Inoltre, un condotto intermedio (CND5) collega idraulicamente il canale interno di ritorno (CND4) con il condotto di aspirazione (CND1).

Come è noto, quando la pressione di mandata supera un certo valore, la valvola di massima (VVM) si apre e l’olio ritorna nel condotto di aspirazione (CND1) fluendo nel condotto intermedio (CND5).

Nella seconda forma di attuazione di figura 5 il disco separatore 15 è stato sostituito da un disco attrezzato 150 sempre posto tra le due camere di pompaggio (PP1), (PP2).

Nella forma di attuazione mostrata in figura 5, il disco attrezzato 150 presenta una prima apertura 152 di aspirazione ed una seconda apertura 151 di mandata per il collegamento fluidodinamico tra le due camere di pompaggio (PP1), (PP2).

Inoltre, il disco attrezzato 150 prevede un foro passante (FP4) in uso attraversato dall’albero di trascinamento 18.

In altre forme di attuazione della presente invenzione non illustrate il disco attrezzato 150 può prevedere sulle sue due facce (FFC3) e (FFC4) delle scanalature e/o degli intagli e/o delle cavità non passanti per conferire ai flussi d’olio all’interno delle due camere di pompaggio (PP1), (PP2) determinate traiettorie preferenziali e/o variazioni di velocità e pressioni.

A ciascun punto estremo (P1) e (P2) della seconda apertura 152 del disco attrezzato 150 viene associato un elemento aggettante (EL1), (EL2).

I due elementi aggettanti (EL1), (EL2) vengono fissati alla parete della cavità (CV) (figura 1) ricavata nel corpo pompa 11 (figura 1).

E’ evidente che nella seconda forma di attuazione illustrata in figura 5 il fissaggio del disco attrezzato 150 alla parete della cavità (CV) si rende necessario per impedire qualsiasi rotazione del disco attrezzato stesso ed assicurare sempre un corretto posizionamento della prima apertura 152 di aspirazione e della seconda apertura 151 di mandata.

Il principale vantaggio della pompa di tipo gerotor oggetto della presente invenzione è quello di aver potuto realizzare delle pompe con dei rotori lobati aventi spessori considerevoli (e quindi, di conseguenza, portate notevoli) contenendo le vibrazioni e conseguentemente la rumorosità della pompa stessa.

Difatti, come è stato detto in precedenza, è proprio per ovviare a questi inconvenienti che è stata concepita la presente invenzione in cui il rotore interno (ed eventualmente anche il rotore esterno) viene sezionato in almeno due porzioni tagliandolo con un piano perpendicolare all’asse di rotazione del rotore interno.

In questo modo si è ottenuto sorprendentemente una drastica riduzione della rumorosità della pompa.

Ulteriori miglioramenti si sono ottenuti sfalsando tra di loro di un certo angolo i due rotori interni.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Pompa gerotor (10) comprendente un corpo pompa (11) chiuso da un coperchio (12); detto corpo pompa (11) essendo provvisto di una cavità (CV) predisposta a ricevere: - un rotore esterno provvisto, a sua volta, di una superficie esterna (SUP1, SUP4) atta a strisciare sulla superficie di detta cavità (CV), e di una superficie interna (SUP3, SUP5) provvista di lobi (LB1, LB4) che aggettano verso l’interno del rotore esterno stesso; - un rotore interno, calettato su un albero di trascinamento (18) di asse (AX) di rotazione, provvisto di lobi (LB2, LB3) che ingranano i lobi (LB1, LB4) previsti sul rotore esterno; pompa gerotor (10) caratterizzata dal fatto che detto rotore interno è suddiviso in almeno due porzioni lobate (14, 16) ottenute tagliando detto rotore interno con un piano (㲀) sostanzialmente perpendicolare a detto asse (AX).
2. Pompa gerotor (10), come rivendicato alla rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che anche il rotore esterno è suddiviso in almeno due porzioni lobate (13, 17) ottenute tagliando detto rotore esterno con il piano (㲀).
3. Pompa gerotor (10), come rivendicato in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che le dette almeno due porzioni lobate (14, 16) sono montate in maniera sfalsata tra di loro di un angolo di sfalsamento formato tra un lobo (LB2) appartenente ad una prima porzione lobata (14) ed un lobo (LB3) appartenente ad una seconda porzione lobata (16).
4. Pompa gerotor (10), come rivendicato alla rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che l’angolo di sfalsamento è scelto in maniera tale da far sì che almeno un lobo (LB3) di detta seconda porzione lobata (16) corrisponde ad un incavo tra due lobi contigui (LB2) di detta prima porzione lobata (14).
5. Pompa gerotor (10), come rivendicato alla rivendicazione 3 o la rivendicazione 4, caratterizzata dal fatto che le dette almeno due porzioni lobate (14, 16) sono montate su un albero di trascinamento (18) scanalato e sono provviste di analoghe scanalature realizzate su un rispettivo foro centrale passante (FP1, FP3) realizzato su ciascuna prima (14) e seconda (16) porzione lobata.
6. Pompa gerotor (10), come rivendicato in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che tra le due porzioni lobate (14, 16) si trova un disco di separazione (15) tra una prima camera di pompaggio (PP1) ed una seconda camera di pompaggio (PP2); detto disco di separazione (15) presentando un foro passante centrale (FP2) di alloggiamento dell’albero di trascinamento (18).
7. Pompa gerotor (10), come rivendicato alla rivendicazione 6, caratterizzata dal fatto che la prima camera di pompaggio (PP1) è definita, da una parte, dal fondo (FND) della cavità (CV), e, dall’altra, da una prima faccia (FFC1) del disco di separazione (15); all’interno della prima camera di pompaggio (PP1) essendo alloggiate almeno una porzione lobata (13) ed una prima porzione dell’albero di trascinamento (18).
8. Pompa gerotor (10), come rivendicato alla rivendicazione 6 o alla rivendicazione 7, caratterizzata dal fatto che la seconda camera di pompaggio (PP2) è definita da una parte, dal fondo del coperchio (12), e, dall’altra, da una seconda faccia (FFC2) del disco di separazione (15); all’interno della seconda camera di pompaggio (PP2) essendo alloggiate almeno una porzione lobata (16) ed una seconda porzione dell’albero di trascinamento (18).
9. Pompa gerotor (10), come rivendicato alla rivendicazione 6, caratterizzata dal fatto che detto disco di separazione (15) è fissato ad una porzione lobata (13, 17) del rotore esterno tramite mezzi di fissaggio (GR, SD1, SD2).
10. Pompa gerotor (10), come rivendicato alla rivendicazione 9, caratterizzata dal fatto che detti mezzi di fissaggio (GR, SD1, SD2) comprendono almeno un grano (GR) che si impegna con almeno una sede (SD1) realizzata su una faccia di una porzione lobata (13, 17) del rotore esterno ed una sede (SD2) prevista sul disco di separazione (15).
11. Pompa gerotor (10), come rivendicato alla rivendicazioni 8, caratterizzata dal fatto che ciascuna camera di pompaggio (PP1, PP2) è munita di almeno un condotto di aspirazione (CND1) e di almeno un condotto di mandata (CND2, CND3).
12. Pompa gerotor (10), come rivendicato in una qualsiasi delle rivendicazioni 1-5, caratterizzata dal fatto che tra le due porzioni lobate (14, 16) si trova un disco attrezzato (150) di separazione tra una prima camera di pompaggio (PP1) ed una seconda camera di pompaggio (PP2).
13. Pompa gerotor (10), come rivendicato alla rivendicazione 12, caratterizzata dal fatto che il disco attrezzato (150) presenta delle aperture (151, 152) e/o delle scanalature e/o intagli e/o cavità non passanti.
14. Pompa gerotor (10), come rivendicato alla rivendicazione 13, caratterizzata dal fatto che detto disco attrezzato (150) presenta dei mezzi di fissaggio (EL1, EL2) alla cavità (CV) realizzata nel corpo pompa (11).