ITMI20121240A1 - LUBRICATION PUMP WITH THREE SCREWS FOR HIGH SUCTION PRESSURE, FOR ROTATING OR ALTERNATIVE MACHINES - Google Patents

Description

POMPA DI LUBRIFICAZIONE A TRE VITI AD ALTA PRESSIONE DI ASPIRA-ZIONE, PER MACCHINE ROTANTI O ALTERNATIVE HIGH SUCTION PRESSURE THREE SCREW LUBRICATION PUMP, FOR ROTATING OR ALTERNATIVE MACHINES

DESCRIZIONE DESCRIPTION

CAMPO DELL’INVENZIONE FIELD OF INVENTION

La presente invenzione si riferisce ad una pompa di lubrificazione a tre viti, e in particolare ad una pompa di lubrificazione ad alta pressione di aspirazione. The present invention refers to a three-screw lubrication pump, and in particular to a high suction pressure lubrication pump.

STATO DELLA TECNICA ANTERIORE STATE OF THE PRIOR ART

Pompe di lubrificazione a tre viti sono largamente note ed applicate per la lubrificazione di macchine operatrici rotanti ed alternative, quali per esempio turbine, turbo-espansori, compressori, grandi motori Diesel e simili. Three-screw lubrication pumps are widely known and applied for the lubrication of rotating and alternative operating machines, such as for example turbines, turbo-expanders, compressors, large Diesel engines and the like.

La struttura generale di queste pompe di tipo noto à ̈ illustrata in fig. 1 e comprende un corpo pompa B con un vano interno formato da tre canne cilindriche parallele comunicanti. Nella canna centrale à ̈ libero di ruotare il rotore principale A profilato a vite V elicoidale, che ingrana con i profili a vite elicoidale dei due alberi satelliti, non mostrati, e che sono a loro volta liberi di ruotare all’interno delle canne cilindriche laterali. Una macchina motrice (motore elettrico o altro, non illustrato) mette in rotazione il rotore principale A agendo su una sua estremità 1 che si prolunga (a destra nel disegno) fuori del corpo pompa B e che à ̈ supportata, libera alla rotazione, da un cuscinetto C che fissa la posizione assiale del rotore principale. Il supporto radiale dei rotori viene ottenuto per sostentamento idrodinamico entro le relative canne, grazie ad una pellicola d’olio lubrificante pompato. Una tenuta paraolio T, di regola una tenuta meccanica, confina l’olio lubrificante all’interno del vano formato dentro il corpo pompa B. La camera della tenuta à ̈ normalmente alla pressione di aspirazione ps tramite un condotto di bilanciamento. La rotazione del rotore principale A e dei rotori satelliti determina la formazione di una serie di cavità chiuse, che si spostano assialmente all’interno delle tre canne cilindriche e che determinano il desiderato flusso di olio lubrificante tra la camera di aspirazione S e la camera di mandata D ricavate nel corpo pompa B e collegate da una parte e dall’altra con detto vano formato dalle tre canne cilindriche. The general structure of these known types of pumps is illustrated in fig. 1 and comprises a pump body B with an internal compartment formed by three communicating parallel cylindrical pipes. In the central barrel it is free to rotate the main rotor A helical screw profile V, which meshes with the helical screw profiles of the two planetary shafts, not shown, and which in turn are free to rotate inside the cylindrical barrels side. A driving machine (electric motor or other, not illustrated) rotates the main rotor A by acting on one of its extremities 1 which extends (on the right in the drawing) outside the pump body B and which is supported, free to rotate, by a bearing C which fixes the axial position of the main rotor. The radial support of the rotors is obtained by hydrodynamic support within the relative barrels, thanks to a film of pumped lubricating oil. An oil seal seal T, usually a mechanical seal, confines the lubricating oil inside the compartment formed inside the pump body B. The seal chamber is normally at the suction pressure ps through a balancing duct. The rotation of the main rotor A and the planetary rotors determines the formation of a series of closed cavities, which move axially inside the three cylindrical liners and which determine the desired flow of lubricating oil between the suction chamber S and the chamber outlet D obtained in the pump body B and connected on one side and on the other with said compartment formed by the three cylindrical pipes.

Una costruzione di questo tipo risulta del tutto soddisfacente quando la pressione ps nella camera di aspirazione S della pompa – pressione che praticamente coincide, a meno delle perdite di carico in aspirazione, con quella del serbatoio dell’olio di lubrificazione dal quale la pompa aspira – à ̈ uguale o solo di poco diversa dalla pressione atmosferica pa. In questo caso infatti il carico assiale F che grava sul cuscinetto C A construction of this type is completely satisfactory when the pressure ps in the suction chamber S of the pump - pressure which practically coincides, except for the suction head losses, with that of the lubrication oil tank from which the pump sucks â € “it is the same or only slightly different from the atmospheric pressure pa. In this case, in fact, the axial load F which bears on the bearing C

F = At(ps-pa) F = At (ps-pa)

dove At à ̈ la sezione del rotore principale A in corrispondenza della tenuta T e ps e pa le pressioni che agiscono sul rotore principale A, a monte e a valle della tenuta T. where At is the section of the main rotor A at seal T and ps and pa the pressures acting on the main rotor A, upstream and downstream of seal T.

Detto carico assiale à ̈ infatti reso insensibile alla pressione differenziale ∆p = pd-ps per mezzo di canalizzazioni interne e pistoni di equilibratura. Said axial load is in fact made insensitive to the differential pressure ∠† p = pd-ps by means of internal channels and balancing pistons.

Se quindi la pressione di aspirazione ps non à ̈ troppo diversa da quella atmosferica pa, come avviene nella maggioranza delle applicazioni, i carichi assiali residui F sul cuscinetto C della pompa a vite tradizionale risultano così modesti da poter essere sostenuti, senza alcun particolare problema, utilizzando semplicemente un cuscinetto a sfere a gole profonde. Therefore, if the suction pressure ps is not too different from the atmospheric pressure pa, as occurs in most applications, the residual axial loads F on the bearing C of the traditional screw pump are so low that they can be sustained without any particular problem. by simply using a deep groove ball bearing.

Al contrario, quando la pressione di aspirazione ps à ̈ nettamente superiore a quella atmosferica – come avviene in alcune macchine (ad esempio turbo-espansori e compressori frigorigeni) che hanno il circuito di lubrificazione pressurizzato – l'aumento dei carichi assiali F sul cuscinetto C, originato dalla differenza fra dette pressioni, deve essere sostenuto utilizzando cuscinetti rinforzati. Tuttavia, quando la pressione di aspirazione ps supera i 30-40 bar anche questa soluzione diviene difficoltosa e poco praticabile, poiché comporta l’impiego di cuscinetti reggispinta di grandi dimensioni, che risultano di difficile installazione nella pompa a tre viti. On the contrary, when the suction pressure ps is significantly higher than the atmospheric one - as occurs in some machines (for example turbo-expanders and refrigeration compressors) that have a pressurized lubrication circuit - the increase in axial loads F on bearing C, originating from the difference between these pressures, must be supported using reinforced bearings. However, when the suction pressure ps exceeds 30-40 bar, this solution also becomes difficult and impractical, as it involves the use of large thrust bearings, which are difficult to install in the three-screw pump.

PROBLEMA E SOLUZIONE PROBLEM AND SOLUTION

Il problema alla base dell’invenzione à ̈ dunque quello di fornire una pompa di lubrificazione a tre viti che possa essere utilizzata anche ad alte pressioni di aspirazione pur mantenendo una struttura semplice e di costruzione economica. The problem underlying the invention is therefore to provide a three-screw lubrication pump that can also be used at high suction pressures while maintaining a simple and economical construction.

In particolare, scopo della presente invenzione à ̈ quello di fornire una pompa del tipo sopra descritto che, pur potendo essere utilizzata per la lubrificazione ad alte pressioni di aspirazione, non richieda l’adozione di cuscinetti reggispinta di complicata costruzione e quindi di costo elevato e montaggio complesso. In particular, the purpose of the present invention is to provide a pump of the type described above which, although it can be used for lubrication at high suction pressures, does not require the adoption of thrust bearings of complicated construction and therefore of high cost. and complex assembly.

Questo problema viene risolto e questi scopi vengono raggiunti mediante una pompa di lubrificazione a tre viti avente le caratteristiche definite nella rivendicazione 1. Altre preferite caratteristiche di tale pompa vengono definite nelle rivendicazioni secondarie. This problem is solved and these objects are achieved by means of a three-screw lubrication pump having the characteristics defined in claim 1. Other preferred characteristics of this pump are defined in the secondary claims.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della pompa di lubrificazione secondo la presente invenzione risulteranno comunque meglio evidenti dalla seguente descrizione dettagliata di una forma di esecuzione preferita della stessa, fornita a puro titolo esemplificativo e non limitativo ed illustrata nei disegni allegati, nei quali: Further characteristics and advantages of the lubrication pump according to the present invention will in any case become better evident from the following detailed description of a preferred embodiment thereof, provided purely by way of non-limiting example and illustrated in the attached drawings, in which:

fig. 1 à ̈ una vista in alzato e in sezione di una pompa di lubrificazione a tre viti della tecnica nota, in corrispondenza del suo rotore principale A (per semplicità di illustrazione i rotori satelliti non sono mostrati); e fig. 1 is an elevation and sectional view of a three-screw lubrication pump of the prior art, in correspondence with its main rotor A (for simplicity of illustration the planetary rotors are not shown); And

fig. 2 Ã ̈ una vista in alzato e in sezione, analoga a fig. 1, di una pompa di lubrificazione a tre viti secondo la presente invenzione. fig. 2 is an elevation and sectional view, similar to fig. 1, of a three screw lubrication pump according to the present invention.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELLA PREFERITA FORMA DI ESECUZIONE DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED FORM OF IMPLEMENTATION

Secondo la presente invenzione, al fine di risolvere il problema sopra evidenziato con una soluzione costruttivamente semplice e di immediata applicazione, viene proposto di realizzare la struttura meccanica della pompa di lubrificazione in modo simmetrico rispetto al rotore principale A ed al corpo pompa B. Secondo l’invenzione si prevede cioà ̈, in particolare, che anche la seconda estremità 2 del rotore principale si prolunghi al di fuori del corpo pompa B, anziché essere in essa contenuta, venendo così a contatto con l’atmosfera, con una costruzione che comprende un cuscinetto C’ ed una tenuta T’, preferibilmente del tutto identici al cuscinetto C ed alla tenuta T formati nella estremità 1 del rotore principale A connessa al motore esterno, come sopra descritto. According to the present invention, in order to solve the problem highlighted above with a constructively simple and immediately applicable solution, it is proposed to provide the mechanical structure of the lubrication pump in a symmetrical way with respect to the main rotor A and the pump body B. According to the In particular, the invention foresees that also the second end 2 of the main rotor extends outside the pump body B, instead of being contained in it, thus coming into contact with the atmosphere, with a construction comprising a bearing Câ € ™ and a seal Tâ € ™, preferably completely identical to the bearing C and to the seal T formed in the end 1 of the main rotor A connected to the external motor, as described above.

Questo semplice accorgimento comporta evidentemente un incremento dei costi di costruzione della pompa – e precisamente quello dovuto ai costi di costruzione e montaggio del cuscinetto C’ e della tenuta T’ – ma consente di generare, in corrispondenza della tenuta T’ formata sulla nuova estremità del rotore principale A fuoriuscente dalla corpo pompa B, una forza assiale F’: This simple expedient obviously entails an increase in the construction costs of the pump - and precisely that due to the costs of construction and assembly of the bearing Câ € ™ and the seal Tâ € ™ â € “but it allows to generate, in correspondence with the seal Tâ An axial force Fâ € ™ formed on the new end of the main rotor A protruding from the pump body B:

F' = At’((ps+pd)/2-pa) F '= Atâ € ™ ((ps + pd) / 2-pa)

avente intensità uguale e verso contrario alla forza F che si genera in corrispondenza della tenuta T alla contrapposta estremità del rotore principale A. Con questa nuova configurazione strutturale della pompa dell’invenzione, il carico assiale sul rotore principale A à ̈ quindi perfettamente equilibrato e gli eventuali carichi assiali residui sui cuscinetti non subiscono più alcun incremento a causa della differenza fra pressione di aspirazione ps e pressione atmosferica pa, e possono dunque essere tranquillamente supportati da ordinari cuscinetti a gola profonda, senza più dunque alcuna necessità di utilizzare cuscinetti reggispinta o rinforzati. having an intensity equal and opposite to the force F that is generated at the seal T at the opposite end of the main rotor A. With this new structural configuration of the pump of the invention, the axial load on the main rotor A is therefore perfectly balanced and any residual axial loads on the bearings no longer undergo any increase due to the difference between the suction pressure ps and atmospheric pressure pa, and can therefore be safely supported by ordinary deep groove bearings, therefore without any need to use thrust or reinforced bearings .

Dalla descrizione che precede dovrebbe risultare evidente come la pompa secondo la presente invenzione abbia perfettamente risolto il problema prefisso. A fronte infatti del modesto costo aggiuntivo sopra discusso, tale pompa si presta ad essere utilizzata in impianti di lubrificazione ad alta pressione di aspirazione senza richiedere alcuna costruzione o componente speciale, ma utilizzando esattamente le stesse componenti di una pompa tradizionale per impianti con aspirazione a pressione atmosferica o comunque a bassa pressione. I vantaggi di una soluzione di questo tipo sono evidenti, sia in termini di costo di costruzione che, anche, dei costi di manutenzione e riparazione. Non avendo infatti utilizzato alcuna componente speciale nella pompa dell’invenzione, ma solo componenti già presenti nelle pompe tradizionali, non vi à ̈ necessità di modificare o incrementare le scorte di magazzino dei pezzi di ricambio, né acquisire nuove competenze tecniche per le riparazioni. From the foregoing description it should be evident that the pump according to the present invention has perfectly solved the prefixed problem. In fact, in view of the modest additional cost discussed above, this pump is suitable for use in high pressure suction lubrication systems without requiring any construction or special component, but using exactly the same components as a traditional pump for pressure suction systems. atmospheric or in any case at low pressure. The advantages of a solution of this type are evident, both in terms of construction cost and also in terms of maintenance and repair costs. In fact, having not used any special component in the pump of the invention, but only components already present in traditional pumps, there is no need to modify or increase the inventory of spare parts, nor to acquire new technical skills for repairs. .

S’intende comunque che l’invenzione non deve considerarsi limitata alle particolari disposizioni illustrate sopra, che costituiscono soltanto forme di esecuzione esemplificative di essa, ma che diverse varianti sono possibili, tutte alla portata di un tecnico del ramo, senza per questo uscire dall’ambito di protezione dell’invenzione stessa, che risulta unicamente definito dalle rivendicazioni che seguono. However, it is understood that the invention must not be considered limited to the particular provisions illustrated above, which are only exemplary embodiments of it, but that various variants are possible, all within the reach of a person skilled in the art, without thereby departing from the scope of protection of the invention itself, which is only defined by the following claims.

Claims (4)

RIVENDICAZIONI 1) Pompa di lubrificazione a tre viti del tipo comprendente un corpo pompa (B) con un vano interno formato da tre canne cilindriche, parallele e comunicanti, entro le quali sono alloggiati e liberi di ruotare un rotore principale (A) e due rotori satelliti, ingrananti con il rotore principale, tutti con profilo a vite (V) elicoidale, il rotore principale (A) essendo supportato, libero alla rotazione, da un primo cuscinetto (C) e prolungandosi con una sua prima estremità (1) al di fuori di detto corpo pompa (B) dove detta estremità (1) à ̈ connessa ad una macchina motrice atta a mettere in rotazione detto rotore principale (A), camere di aspirazione (S) e di mandata (D) essendo formate in detto corpo pompa (B) ed in comunicazione con detto vano, caratterizzato da ciò che anche la seconda estremità (2) del rotore principale (A), contrapposta alla prima estremità (1) comandata dalla macchina motrice, si prolunga al di fuori di detto corpo pompa (B) e fuoriesce all’atmosfera. CLAIMS 1) Three-screw lubrication pump of the type comprising a pump body (B) with an internal compartment formed by three cylindrical, parallel and communicating rods, within which a main rotor (A) and two planetary rotors are housed and free to rotate , meshing with the main rotor, all with helical screw profile (V), the main rotor (A) being supported, free to rotation, by a first bearing (C) and extending with its first end (1) outside of said pump body (B) where said end (1) is connected to a driving machine able to rotate said main rotor (A), suction (S) and delivery (D) chambers being formed in said pump body (B) and in communication with said compartment, characterized by what also the second end (2) of the main rotor (A), opposed to the first end (1) controlled by the driving machine, extends outside said pump body ( B) and escapes to the atmosphere. 2) Pompa di lubrificazione a tre viti come in 1, in cui la seconda estremità (2) del rotore principale (A) à ̈ supportata da un secondo cuscinetto (C’). 2) Three-screw lubrication pump as in 1, in which the second end (2) of the main rotor (A) is supported by a second bearing (Câ € ™). 3) Pompa di lubrificazione a tre viti come in 2, in cui detto secondo cuscinetto (C’) ha struttura identica a quella del primo cuscinetto (C). 3) Three-screw lubrication pump as in claim 2, in which said second bearing (Câ € ™) has the same structure as that of the first bearing (C). 4) Pompa di lubrificazione a tre viti come in 3, in cui detto primo cuscinetto (C) e detto secondo cuscinetto (C’) sono cuscinetti a sfere a gola profonda.4) Three-screw lubrication pump as in claim 3, in which said first bearing (C) and said second bearing (Câ € ™) are deep groove ball bearings.