ITMI20082174A1 - Pompa a vibrazione particolarmente per l'erogazione di fluidi incomprimibili a bassa e media viscosita'. - Google Patents

Description

"POMPA A VIBRAZIONE PARTICOLARMENTE PER L'EROGAZIONE DI FLUIDI INCOMPRIMIBILI A BASSA E MEDIA VISCOSITÀ'"

DESCRIZIONE

Il presente trovato si riferisce ad una pompa a vibrazione particolarmente per l'erogazione di fluidi incomprimibili a bassa e media viscosità.

Come à ̈ noto, le pompe a vibrazione, che trovano largo impiego nel settore alimentare, chimico, meccanico ed in generale in tutte le applicazioni dove sia necessario ottenere in maniera repentina un pompaggio di fluido in quantità limitata a bassa e media pressione, si basano sulla realizzazione di un movimento alternato di un nucleo ferromagnetico, elasticamente sopportato, che à ̈ dotato di apposite feritoie di comunicazione in grado di permettere il passaggio del liquido a seguito dell'effetto di pompaggio .

Il movimento alternato à ̈ creato generando, tramite un solenoide percorso da corrente elettrica, un campo elettromagnetico che investe il nucleo.

Nelle pompe a vibrazione le camere di aspirazione e di mandata sono tra loro separate tramite una valvola di non ritorno e da apposite guarnizioni di tenuta.

Le guarnizioni debbono necessariamente lavorare in senso radiale su di una superficie mobile del nucleo ferromagnetico, ottenendo sia l'isolamento a tenuta tra le camere di aspirazione di mandata, sia la riduzione della opposizione che il contatto tra guarnizione e nucleo genera inevitabilmente .

Come à ̈ evidente le due esigenze risultano in contrasto tra loro, infatti per migliorare la tenuta à ̈ necessario incrementare la spinta radiale della guarnizione sulla superficie di contatto con il nucleo, ma tale azione risulta direttamente proporzionale, tramite i coefficienti di attrito, alla forza resistente allo scorrimento.

Per cercare di ridurre tale problema, vengono attualmente utilizzate varie soluzioni tra le quali le più comuni comportano l'impiego di boccole teflonate e di guarnizioni toroidali.

Le guarnizioni toroidali o OR, pur essendo largamente utilizzate presentano notevoli limiti funzionali .

Nel pratico funzionamento la pompa a vibrazione à ̈ in grado di adescare spontaneamente il liquido trattato, a patto che non vi sia contropressione sull'uscita in fase di avvio; l'escursione del nucleo mobile cambia in funzione delle condizioni di lavoro, aumentando all 'aumentare della portata trattata ed arrestandosi nel momento in cui le forze resistenti equilibrano quelle attive.

Parte dell'energia ceduta dal solenoide al nucleo mobile si trasforma in lavoro utile al pompaggio del fluido, parte viene persa sotto forma di attrito a seguito dei fenomeni di scorrimento viscoso tra gli strati fluidi e tra le superi ici mobili e gli elementi di tenuta.

In particolare la guarnizione toroidale risulta determinante per il raggiungimento del picco di pressione, condizione di funzionamento in corrispondenza della quale il nucleo ferromagnetico ha una oscillazione pressoché nulla e la guarnizione di tenuta toroidale si schiaccia contro la superficie mobile a seguito dell'aumento delle forze di pressione.

In questa condizione, quindi, gli attriti tendono a incrementare notevolmente, poiché quasi di natura statica, conseguentemente a scapito del rendimento funzionale della pompa.

Un altro problema à ̈ poi costituito dal fatto che la realizzazione della sede di alloggiamento dell 'OR deve essere estremamente precisa da un punto di vista dimensionale e, inoltre, eventuali spostamenti del nucleo in direzione radiale vengono a costituire un peggioramento da un punto di vista funzionale.

Infatti la guarnizione toroidale può lavorare esclusivamente per compressione, effetto che si ottiene creando una corretta interferenza con la sede di alloggiamento e con la superficie mobile, ma sono sufficienti variazioni centesimali dell 'interferenza effettiva per determinare differenze prestazionali molto elevate.

Il compito che si propone il trovato à ̈ appunto quello di risolvere il problema sopra esposto, realizzando una pompa a vibrazione, particolarmente per l'erogazione di fluidi incomprimibili a bassa e media viscosità che dia la possibilità di ottimizzare l'azione di tenuta senza dover incrementare corrispondentemente l'attrito tra parti mobili e guarnizione con conseguenti effetti negativi per quanto concerne lo scorrimento.

Nell'ambito del compito sopra esposto, uno scopo particolare del trovato à ̈ quello di realizzare una pompa a vibrazione in cui sia utilizzata una guarnizione che consenta di assorbire eventuali differenze dimensionali e possibili scostamenti in direzione radiale del nucleo.

Ancora uno scopo del presente trovato à ̈ quello di realizzare una pompa a vibrazione che, per le sue peculiari caratteristiche realizzative, sia in grado di dare le più ampie garanzie di affidabilità e sicurezza dell'uso.

Non ultimo scopo del presente trovato à ̈ quello di realizzare una pompa a vibrazione che risulti facilmente ottenibile partendo da elementi e materiali di comune reperibilità in commercio, e che, inoltre, sia competitiva da un punto di vista puramente economico.

Il compito sopra esposto, nonché gli scopi accennati ed altri che meglio appariranno in seguito, vengono raggiunti da una pompa a vibrazione particolarmente per l'erogazione di fluidi incomprimibili a bassa e media viscosità, secondo il trovato, comprendente un corpo di contenimento di un nucleo ferromagnetico mobile per il campo elettromagnetico generato da un solenoide percorso da corrente elettrica, in detto corpo di contenimento essendo definite una camera di aspirazione ed una camera di mandata in cui à ̈ mobile alternativamente detto nucleo ferromagnetico su cui agisce una guarnizione di tenuta di separazione di detta camera di aspirazione e di detta camera di mandata, caratterizzata dal fatto che detta guarnizione di tenuta presenta una superficie di tenuta esterna, associata ad una porzione fissa, ed una superficie di tenuta interna, in impegno con una porzione mobile realizzata da detto nucleo ferromagnetico, detta superficie di tenuta esterna e detta superficie di tenuta interna essendo tra loro indipendenti .

Ulteriori caratteristiche e vantaggi risulteranno maggiormente dalla descrizione di una forma di esecuzione preferita, ma non esclusiva, di una pompa a vibrazione particolarmente per l'erogazione di fluidi incomprimibili a bassa e media viscosità, illustrata a titolo indicativo e non limitativo con l'ausilio degli uniti disegni in cui :

la figura 1 rappresenta la pompa a vibrazione in sezione assiale;

la figura 2 rappresenta in scala ingrandita il particolare della guarnizione di tenuta tra camera di mandata e camera di aspirazione;

la figura 3 evidenzia in sezione la guarnizione oggetto del trovato;

la figura 4 evidenzia la guarnizione di tenuta con segnalata a linea tratteggiata la deformazione teorica della parte interna della guarnizione per 10 scorrimento del nucleo ferromagnetico;

la figura 5 evidenzia in sezione la guarnizione di tenuta con segnalata a linea tratteggiata la deformazione teorica dovuta al generarsi di pressione nella camera di mandata, con illustrate le frecce di compensazione.

Con riferimento alle citate figure, la pompa a vibrazione, che viene indicata globalmente con il numero di riferimento 1, comprende un corpo di contenimento 2 al cui interno à ̈ mobile alternativamente un nucleo ferromagnetico, indicato globalmente con il numero di riferimento 3, che à ̈ sottoposto ad un movimento alternato per 11 campo elettromagnetico generato da un solenoide 4 percorso da corrente.

Il nucleo 3 à ̈ elasticamente supportato da una prima molla 5 e da una seconda molla 6 che si impegnano con estremità contrapposte del nucleo.

Il nucleo à ̈ mobile a tenuta tra una camera di aspirazione 10 ed una camera di mandata 11.

Più in dettaglio il nucleo presenta uno stelo cavo 12 in comunicazione, da un lato, con la camera di aspirazione 10 e, all'altro lato, interessato da una valvola di non ritorno genericamente indicata con 14, che à ̈ posta dalla parte della camera di mandata.

Sullo stelo cavo 12 agisce una guarnizione di tenuta, indicata globalmente con il numero di riferimento 20, la quale risulta vantaggiosamente del tipo a labbro o a collare.

Più in dettaglio la guarnizione 20 presenta una superficie di tenuta esterna che à ̈ associata ad una cava 30 definita alla base dello stelo 12, la quale à ̈ costituita da un anello esterno 21 che presenta sulla superficie esterna una lieve conicità di circa 1,5-2°, rispetto all'asse della guarnizione, verso l'estremità di connessione di una superficie di tenuta interna, che si impegna con la porzione mobile realizzata dal nucleo ferromagnetico 3 e vantaggiosamente dallo stelo cavo 12.

La superficie di tenuta interna à ̈ costituita da un anello interno troncoconico, indicato con 22

La guarnizione 20 viene posizionata nella cava 30 in modo tale che l'anello interno troncoconico formi un angolo acuto con lo stelo dalla parte rivolta verso la camera di mandata, che, vantaggiosamente à ̈ compreso tra 10° e 30°.

Alla sua estremità libera l'anello interno 22 definisce una zona di contatto sostanzialmente puntuale che à ̈ ottenuta tramite una punta 23 a sezione circolare che presenta vantaggiosamente un raggio di raccordo minimo, valutabile in circa 0,25 mm.

La presenza dell'anello interno 22, che risulta funzionalmente separato rispetto all'anello esterno, rende in pratica indipendenti la superficie di tenuta a contatto con la cava 30 e la superficie a contatto con il nucleo mobile.

La presenza dell'anello interno si adatta al movimento del nucleo seguendo gli eventuali spostamenti radiali e garantendo sempre una corretta tenuta sulla superficie mobile.

Tale caratteristica permette di ridurre sensibilmente l'usura da attrito, giacché il contatto con il nucleo à ̈ effettuato sempre in maniera sostanzialmente puntuale, grazie al fatto che la estremità libera dell'anello interno che à ̈ a contatto con il nucleo ha un raggio molto ridotto.

La presenza della superficie interna inclinata dell'anello interno permette al gradiente di pressione creato dall'effetto di pompaggio di favorire il moto di scorrimento del nucleo mobile senza penalizzare le capacità di tenuta del collare .

Facendo riferimento alla figura 4 à ̈ illustrata, a linea tratteggiata, la conformazione teorica che assumerebbe l'anello interno per l'impegno scorrevole con lo stelo del nucleo magnetico cioà ̈, come à ̈ indicato a linea tratteggiata, l'anello interno tenderebbe a deformarsi andando ad impuntarsi contro lo stelo aumentando di conseguenza l'attrito; tale effetto negativo viene però immediatamente controbilanciato dal generarsi della contropressione che si realizza nella camera di mandata 11 ed evidenziata con le frecce la quale fa sì che venga compensato questo effetto mantenendo l'anello interno nella posizione corretta.

A figura 5 viene evidenziato, a linea tratteggiata, il posizionamento che assumerebbe l'estremità libera dell'anello interno per la pressione che si genera nella camera di mandata, tale pressione, per la deformazione dell'anello interno, potrebbe provocare trafilamenti, ma questo non avviene per l'effetto derivante dall'impegno con il nucleo mobile che genera una forza di bilanciamento, evidenziata anche in questo caso dalla frecce che riportano in pratica l'anello interno nella sua posizione corretta.

In pratica, si ha che il nucleo, avanzando verso la camera di mandata, tenderebbe a far chiudere l'anello interno su se stesso, ma tale effetto viene istantaneamente compensato dal gradiente di pressione che si realizza sulle due facce dell'anello interno rispettivamente rivolte verso la camera di mandata e verso la camera di aspirazione, per cui il posizionamento del labbro interno rimane sempre corretto.

A quanto detto va anche aggiunto che la leggera conicità dell’anello esterno favorisce il montaggio della guarnizione nella sede senza penalizzare l'effetto di tenuta.

Da quanto sopra illustrato si vede quindi come il trovato raggiunga gli scopi proposti ed in particolare si sottolinea il fatto che l'adozione di una diversa tipologia di guarnizione, superando i pregiudizi tecnici che ritenevano non adatta la guarnizione a labbro per l'impegno scorrevole con il nucleo, fa sì che si ottimizzi il funzionamento, in quanto viene predisposta una guarnizione in cui si hanno due elementi funzionali distinti e cioà ̈ l'anello esterno che si impegna con la superficie fissa e l'anello interno che si impegna scorrevolmente con la superficie mobile, i quali risultano in pratica indipendenti tra loro.

Un altro aspetto importante del trovato à ̈ poi costituito dal fatto che il ridotto raggio all'estremità a labbro dell'anello interno rende in pratica puntuale la zona di contatto, riducendo conseguentemente gli attriti.

Il trovato così concepito à ̈ suscettibile di numerose modifiche e varianti tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo.

Inoltre tutti i dettagli potranno essere sostituti da altri elementi tecnicamente equivalenti .

In pratica i materiali impiegati, purché compatibili con l'uso specifico, nonché le dimensioni e le forme contingenti potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze.

Claims (7)

1. RIVENDICAZIONI 1. Pompa a vibrazione particolarmente per l'erogazione di fluidi incomprimibili a bassa e media viscosità comprendente un corpo di contenimento (2) di un nucleo ferromagnetico (3) mobile per il campo in elettromagnetico generato da un solenoide (4) percorso da corrente elettrica, in detto corpo di contenimento (2) essendo definita una camera di aspirazione (10) ed una camera di mandata (11) in cui à ̈ mobile alternativamente detto nucleo ferromagnetico (3) su cui agisce una guarnizione di tenuta (20) di separazione di detta camera di aspirazione e di detta camera di mandata, caratterizzata dal fatto che detta guarnizione di tenuta (20) presenta una superficie di tenuta esterna (21), associata ad una porzione fissa, ed una superficie di tenuta interna (22), in impegno con una porzione mobile (12) realizzata da detto nucleo ferromagnetico (3), detta superficie di tenuta esterna (21) e detta superficie (22) di tenuta interna essendo tra loro indipendenti.
2. 2 . Pompa a vibrazione, secondo la rivendicazione precedente, caratterizzata dal fatto che detta superficie di tenuta esterna à ̈ definita da un anello esterno (20) inseribile in una cava (30) definita all'interno di detto corpo di contenimento (2) e detta superficie interna à ̈ definita da un anello interno (21) sostanzialmente troncoconico connesso a detto anello esterno (20).
3. 3 . Pompa a vibrazione, secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto anello esterno (20) presenta, sulla superficie esterna, una conicità sostanzialmente di 1,5°-2°.
4. 4. Pompa a vibrazione, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto anello interno (22), in corrispondenza della sua estremità libera, definisce una zona di contatto sostanzialmente puntuale (23) sviluppantesi circonferenzialmente .
5. 5. Pompa a vibrazione, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto anello interno (22), in corrispondenza della sua estremità libera presenta un raggio sostanzialmente di 0,25 mm.
6. 6. Pompa a vibrazione, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto anello interno troncoconico (22) forma, dalla parte di detta camera di mandata (11), un angolo acuto rispetto all'asse di detta guarnizione (20).
7. 7. Pompa a vibrazione, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto angolo acuto à ̈ compreso tra 10° e 30° .