IT201800009042A1

IT201800009042A1 - "IMPROVED PUMP"

Info

Publication number: IT201800009042A1
Application number: IT102018000009042A
Authority: IT
Inventors: Andrea Berizzi
Original assignee: Lyra Bearing Srl
Priority date: 2018-10-01
Filing date: 2018-10-01
Publication date: 2020-04-01

Description

“POMPA MIGLIORATA” "IMPROVED PUMP"

DESCRIZIONE DESCRIPTION

L'invenzione si riferisce ad una pompa a pistoni migliorata, e ad un metodo costruttivo per la pompa. The invention relates to an improved piston pump, and to a construction method for the pump.

Le pompe a pistoni per fluido ad alta pressione comprendono un albero a gomiti che movimenta alternativamente dei pistoni il cui moto alternativo coordinato con delle valvole genera l’azione di pompaggio. L’albero è supportato dentro un involucro da una coppia di cuscinetti e viene azionato dall’esterno. La coppia motrice esterna è applicata attraverso una estremità di accoppiamento dell’albero con attacco maschio o con una cavità femmina. Piston pumps for high pressure fluids include a crankshaft which alternately moves pistons whose reciprocating motion coordinated with valves generates the pumping action. The shaft is supported inside a casing by a pair of bearings and is operated from the outside. The external drive torque is applied through a coupling end of the shaft with a male connection or with a female cavity.

Si veda ad es. il modello su See e.g. the model on

https://www.youtube.com/watch?v=KkOL16dFqbg. https://www.youtube.com/watch?v=KkOL16dFqbg.

La coppia di cuscinetti può essere costituita ad es. da cuscinetti a rulli conici oppure da cuscinetti a rulli cilindrici. La scelta dei cuscinetti dipende dalle consuetudini di ogni produttore e dalla tipologia di albero utilizzato, che ad es. è fornito sul mercato con attacco sull’involucro a destra o sinistra. The bearing pair can consist of e.g. by tapered roller bearings or cylindrical roller bearings. The choice of bearings depends on the habits of each manufacturer and on the type of shaft used, which eg. it is supplied on the market with attachment on the casing on the right or left.

I cuscinetti di queste pompe però danno parecchi problemi alla pompa. The bearings of these pumps however give several problems to the pump.

Il montaggio dei cuscinetti a rulli conici, molto diffusi per la facile reperibilità e il basso costo, richiede di curare particolarmente le tolleranze di lavorazione dell’albero e delle sedi dei cuscinetti per poter avere una certa ripetibilità nella regolazione del gioco assiale ottimale per la massimizzazione della vita del cuscinetto in funzione delle sollecitazioni a cui viene sottoposto. Un gioco troppo elevato può causare un aumento della rumorosità della pompa o condizioni di carico dei cuscinetti non ottimali. Per contro, un gioco troppo stretto o, addirittura, un precarico, possono comportare un carico eccessivo sui cuscinetti con conseguente usura precoce ed aumento di temperatura. The assembly of tapered roller bearings, which are very popular due to their easy availability and low cost, requires particular attention to be paid to the machining tolerances of the shaft and of the bearing seats in order to have a certain repeatability in the adjustment of the axial clearance that is optimal for maximization. bearing life as a function of the stresses to which it is subjected. Too much clearance can cause increased pump noise or poor bearing load conditions. On the other hand, a play that is too tight or even a preload can cause an excessive load on the bearings with consequent premature wear and an increase in temperature.

Nel caso di cuscinetti a rulli cilindrici o a due corone di sfere, il montaggio avviene sempre con calettatura del cuscinetto sull’albero. In the case of cylindrical roller bearings or double row ball bearings, assembly always takes place with the bearing keyed onto the shaft.

La vita dei cuscinetti nelle pompe è influenzata sensibilmente sia dalle condizioni di montaggio che dalla loro lubrificazione. The life of bearings in pumps is significantly influenced by both the mounting conditions and their lubrication.

Nelle pompe la lubrificazione è realizzata mediante olio (tipicamente per ingranaggi o similare) e i cuscinetti vengono lubrificati per pescaggio. Questo tipo di lubrificante non è il più adatto ai cuscinetti, sia per le sue scarse proprietà lubrificanti sia perché la lubrificazione per pescaggio non è efficace e totale. In the pumps, lubrication is carried out by means of oil (typically for gears or the like) and the bearings are lubricated by suction. This type of lubricant is not the most suitable for bearings, both due to its poor lubricating properties and because the suction lubrication is not effective and total.

La necessità di rendere disponibili al mercato pompe con attacco a destra o sinistra comporta, per i produttori, due scelte fondamentali: attrezzarsi con linee di montaggio ridondanti (per invertire la disposizione dell’albero, i cuscinetti e le flange durante la produzione) o modificare la pompa dopo il montaggio, ma servono attrezzature specifiche per smontare i cuscinetti, che sono calettati sull’albero. In entrambi i casi, è necessario regolare nuovamente i giochi dei cuscinetti, operazione particolarmente importante per le conseguenze sulla vita dei cuscinetti e che richiede, perciò, personale addestrato anche presso il rivenditore. The need to make pumps with right or left connection available on the market involves two fundamental choices for manufacturers: equip themselves with redundant assembly lines (to reverse the arrangement of the shaft, bearings and flanges during production) or modify the pump after assembly, but specific equipment is required to disassemble the bearings, which are keyed onto the shaft. In both cases, it is necessary to readjust the bearing clearances, a particularly important operation due to the consequences on the life of the bearings and which therefore requires trained personnel also at the dealer.

Migliorare questo stato dell’arte e ovviare ad almeno uno di questi problemi è lo scopo principale dell'invenzione. Altro scopo è migliorare il montaggio dei cuscinetti che supportano l’albero suddetto. Altro scopo è incrementare la vita dei cuscinetti che supportano l’albero suddetto. Improving this state of the art and obviating at least one of these problems is the main purpose of the invention. Another purpose is to improve the assembly of the bearings that support the aforementioned shaft. Another purpose is to increase the life of the bearings that support the aforementioned shaft.

Altro scopo è semplificare e/o ridurre i modelli a magazzino delle suddette pompe. Another purpose is to simplify and / or reduce the models in stock of the aforementioned pumps.

Uno o più scopi sono raggiunti da quanto definito nelle allegate rivendicazioni, in cui quelle dipendenti definiscono varianti vantaggiose. One or more purposes are achieved by what is defined in the attached claims, in which the dependent ones define advantageous variants.

Un primo aspetto dell’invenzione riguarda un metodo costruttivo per una pompa a pistoni per un fluido, la pompa comprendendo A first aspect of the invention relates to a construction method for a piston pump for a fluid, the pump comprising

un involucro, a wrapper,

un albero a gomiti che è montato all’interno dell’involucro e che comprende una estremità di accoppiamento sporgente dall’involucro per ricevere coppia motrice, a crankshaft which is mounted inside the casing and which includes a coupling end protruding from the casing to receive drive torque,

una coppia di cuscinetti volventi che sono montati nell’involucro e comprendono ciascuno un anello rotante dotato di una cavità per accogliere e supportare due rispettive complementari porzioni cilindriche tra loro distanziate dell’albero a gomiti, a pair of rolling bearings that are mounted in the casing and each comprise a rotating ring with a cavity to accommodate and support two respective complementary cylindrical portions spaced apart from the crankshaft,

pistoni di pompaggio collegati ai gomiti dell’albero per essere movimentati alternativamente e generare così l’azione di pompaggio sul fluido quando l’albero ruota attorno al suo asse, pumping pistons connected to the elbows of the shaft to be moved alternately and thus generate the pumping action on the fluid when the shaft rotates around its axis,

il metodo comprendendo la fase di the method including the step of

montare le porzioni cilindriche in dette cavità in modo che le prime restino assialmente mobili relativamente alle second, ovvero senza che vi sia incastro permanente tra le porzioni cilindriche e dette cavità. In altre parole, il diametro delle porzioni cilindriche è minore di quello di dette cavità. Dal fatto che i cuscinetti non sono calettati sull’albero sorgono parecchi vantaggi: mount the cylindrical portions in said cavities so that the first remain axially movable relative to the second ones, ie without there being a permanent interlocking between the cylindrical portions and said cavities. In other words, the diameter of the cylindrical portions is smaller than that of said cavities. Several advantages arise from the fact that the bearings are not keyed on the shaft:

le operazioni di montaggio/smontaggio risultano semplificate e possono essere eseguite da personale non specializzato; assembly / disassembly operations are simplified and can be performed by unskilled personnel;

si semplificano e velocizzano le operazioni di montaggio rendendo anche più semplice la conversione della pompa da ingresso di coppia a destra o a sinistra; assembly operations are simplified and speeded up, making it even easier to convert the pump from torque input to the right or left;

i cuscinetti non necessitano di alcuna regolazione del gioco. the bearings do not require any clearance adjustment.

Anche se i cuscinetti non sono fissati solidalmente all’albero la specifica struttura della pompa fa sì che i cuscinetti durante l’uso diventino solidali all’albero. Infatti, la spinta di reazione dei pistoni è ortogonale all’asse dell’albero e la forza di attrito nascente dalla spinta dei pistoni crea una coppia resistente tra i cuscinetti e i gomiti dell’albero, sufficiente a mantenerli solidali tra loro. Even if the bearings are not solidly fixed to the shaft, the specific structure of the pump causes the bearings to become integral with the shaft during use. In fact, the reaction thrust of the pistons is orthogonal to the shaft axis and the friction force arising from the thrust of the pistons creates a resistant torque between the bearings and the shaft elbows, sufficient to keep them integral with each other.

Preferibilmente, il metodo prevede la fase di mettere grasso sui cuscinetti. Preferibilmente, il metodo prevede la fase di dotare i cuscinetti di tenute stagne tra cui mettere grasso. I cuscinetti sono così ingrassabili a vita, e lubrificati con grasso, più adatto per l’applicazione. L’efficacia di un lubrificante viene valutata in base alla capacità di formare un film sottile tra i corpi volventi e gli anelli del cuscinetto. Tale film sottile non si deve rompere perché causerebbe un contatto metallo su metallo, che porterebbe ad un aumento di temperatura e ad un’usura precoce di corpi volventi ed anelli. L’olio utilizzato nelle pompe ha proprietà inferiori al grasso in termini di viscosità, resistenza alle sollecitazioni e asporto di calore. Preferably, the method involves the step of putting grease on the bearings. Preferably, the method involves the step of equipping the bearings with watertight seals between which to put grease. The bearings are thus greasable for life, and lubricated with grease, more suitable for the application. The effectiveness of a lubricant is evaluated based on the ability to form a thin film between the rolling elements and the bearing rings. This thin film must not break because it would cause metal-to-metal contact, which would lead to an increase in temperature and premature wear of rolling elements and rings. The oil used in the pumps has lower properties than grease in terms of viscosity, resistance to stress and heat dissipation.

Un altro vantaggio è allora che i cuscinetti riducono la rumorosità della pompa e/o l’aumento di temperatura, con conseguente incremento della vita del cuscinetto. Another advantage is then that the bearings reduce the noise of the pump and / or the temperature increase, with a consequent increase in the life of the bearing.

Un altro vantaggio è che come lubrificante per i cuscinetti non si utilizza più l’olio dentro l’involucro, e il livello di tale olio può essere ridotto. La riduzione della quantità di olio comporta una riduzione dei costi oltre a ridurre le quantità di olio esausto da smaltire. Another advantage is that the oil inside the casing is no longer used as a bearing lubricant, and the level of this oil can be reduced. Reducing the amount of oil leads to a reduction in costs as well as reducing the amount of waste oil to be disposed of.

Preferibilmente, il metodo prevede la fase di montare una flangia solidalmente ad un o ciascun cuscinetto, la flangia essendo montata fissa sull’involucro come coperchio per la camera dove ruota l’albero a gomiti. Preferably, the method involves the step of mounting a flange integrally to one or each bearing, the flange being mounted fixed on the casing as a lid for the chamber where the crankshaft rotates.

Un secondo aspetto dell’invenzione riguarda una pompa a pistoni per un fluido, la pompa comprendendo A second aspect of the invention relates to a piston pump for a fluid, the pump comprising

un involucro, a wrapper,

un albero a gomiti che è montato all’interno all’involucro e che comprende una estremità di accoppiamento sporgente dall’involucro per ricevere coppia motrice, a crankshaft which is mounted inside the casing and which includes a coupling end protruding from the casing to receive drive torque,

ove le porzioni cilindriche sono montate in dette cavità in modo da restare assialmente mobili relativamente, ovvero senza che vi sia incastro permanente tra le porzioni cilindriche e dette cavità. In altre parole il diametro delle porzioni cilindriche è inferiore a quello di dette cavità. where the cylindrical portions are mounted in said cavities in such a way as to remain axially movable relatively, ie without there being a permanent interlocking between the cylindrical portions and said cavities. In other words, the diameter of the cylindrical portions is smaller than that of said cavities.

Preferibilmente, nella pompa i cuscinetti comprendono tenute stagne tra cui è deposto grasso lubrificante. Preferably, in the pump the bearings comprise watertight seals between which lubricating grease is deposited.

Preferibilmente, un o ciascun cuscinetto è solidale ad una flangia montata fissa sull’involucro come coperchio per la camera dove ruota l’albero a gomiti. Preferably, one or each bearing is integral with a fixed flange mounted on the casing as a lid for the chamber where the crankshaft rotates.

Un cuscinetto può essere montato per interferenza sulla flangia, o il cuscinetto ha come parte integrale la flangia. A bearing can be mounted by interference on the flange, or the bearing has the flange as an integral part.

I vantaggi dell’invenzione saranno più chiari dalla seguente descrizione di una preferita forma realizzativa di una pompa, facendo riferimento all’allegato disegno in cui The advantages of the invention will be clearer from the following description of a preferred embodiment of a pump, referring to the attached drawing in which

- Fig.1 mostra una vista parziale di una pompa secondo l’invenzione; - Fig.1 shows a partial view of a pump according to the invention;

- Fig.2 mostra una vista parziale di una seconda pompa secondo l’invenzione. - Fig.2 shows a partial view of a second pump according to the invention.

Nelle figure numeri uguali indicano parti uguali o concettualmente simili. In the figures, like numbers indicate identical or conceptually similar parts.

Una pompa 10 a pistoni (non mostrati) comprende un albero a gomiti 20 che è montato all’interno di un involucro 30 (mostrato solo parzialmente). A piston pump 10 (not shown) comprises a crankshaft 20 which is mounted inside a casing 30 (shown only partially).

L’albero 20 comprende una estremità di accoppiamento 28 sporgente dall’involucro 30 per ricevere coppia motrice dall’esterno. The shaft 20 includes a coupling end 28 protruding from the casing 30 to receive drive torque from the outside.

Nell’involucro 30 sono montati una coppia di cuscinetti volventi 40, 50 e comprendono ciascuno un anello rotante interno 42, 52 dotato di una cavità per accogliere e supportare due complementari porzioni cilindriche 22a, 22b tra loro distanziate dell’albero 20. I gomiti 26 dell’albero 20 azionano alternativamente dei pistoni di pompaggio (non mostrati) per generare l’azione di pompaggio sul fluido quando l’albero 20 ruota attorno al suo asse X. A pair of rolling bearings 40, 50 are mounted in the casing 30 and each comprise an internal rotating ring 42, 52 equipped with a cavity to accommodate and support two complementary cylindrical portions 22a, 22b spaced apart from each other by the shaft 20. The elbows 26 shaft 20 alternately drive pumping pistons (not shown) to generate pumping action on the fluid as shaft 20 rotates about its X axis.

Secondo una caratteristica dell’invenzione, le porzioni cilindriche 22a, 22b sono inserite negli anelli 42, 52 senza incastro forzato, in modo da restare mobili relativamente lungo X. Così le porzioni cilindriche 22a, 22b sono facilmente sfilabili dagli anelli 42, 52 in caso di manutenzione o montaggio. Quando l’albero 20 è spinto in rotazione all’estremità 22, i gomiti 26 subiscono una forza radiale dei pistoni diretta verso l’asse X. Questa forza genera sufficiente attrito tra le porzioni cilindriche 22a, 22b e gli anelli 42, 52 da mantenerli solidali. According to a characteristic of the invention, the cylindrical portions 22a, 22b are inserted in the rings 42, 52 without forced interlocking, so as to remain movable relatively along X. Thus the cylindrical portions 22a, 22b are easily removable from the rings 42, 52 in case maintenance or assembly. When the shaft 20 is pushed into rotation at the end 22, the elbows 26 experience a radial force of the pistons directed towards the X axis. This force generates sufficient friction between the cylindrical portions 22a, 22b and the rings 42, 52 to maintain them supportive.

Secondo un’opzione preferita, i cuscinetti 40, 50 comprendono tenute stagne 46, 56 tra cui è deposto grasso, per migliorare e concentrare localmente la lubrificazione dei cuscinetti 40, 50. According to a preferred option, the bearings 40, 50 include watertight seals 46, 56 between which grease is deposited, to improve and locally concentrate the lubrication of the bearings 40, 50.

Preferibilmente, un o ciascun cuscinetto 40, 50 è solidale ad una flangia 60, 70 montata fissa sull’involucro 30 come coperchio per la camera dove ruota l’albero 20. Ne deriva una struttura semplificata per la pompa 10. Ogni cuscinetto 40, 50 può essere montato per interferenza sulla rispettiva flangia60, 70, o il cuscinetto e la flangia sono in pezzo unico. Preferably, one or each bearing 40, 50 is integral with a flange 60, 70 fixedly mounted on the casing 30 as a cover for the chamber where the shaft 20 rotates. This results in a simplified structure for the pump 10. Each bearing 40, 50 it can be mounted by interference on the respective flange 60, 70, or the bearing and the flange are in one piece.

Fig.1 mostra un esempio di albero con un’estremità di accoppiamento 28 di tipo maschio, ad es. simile ad un perno o un pignone. Fig. 2 mostra una variante di pompa 90 con un’estremità di accoppiamento 28b di tipo femmina, ad es. simile ad un manicotto cavo assialmente lungo X. Fig.1 shows an example of a shaft with a male coupling end 28, eg. similar to a pin or pinion. Fig. 2 shows a variant of pump 90 with a coupling end 28b of the female type, eg. similar to an axially long hollow sleeve X.

Si noti che i vantaggi dell’invenzione prescindono dalla struttura propria dei cuscinetti 40, 50, che possono essere ad es. cuscinetti a rulli conici, a rulli cilindrici o a sfere. Note that the advantages of the invention are independent of the proper structure of the bearings 40, 50, which can be for example tapered roller, cylindrical roller or ball bearings.

Claims

CLAIMS 1. A method of producing for a piston pump (16) for a fluid, the pump comprising: a wrapper (30), a crankshaft (20) which is mounted inside the casing and which includes a coupling end (28; 28b) protruding from the casing to receive drive torque, a pair of rolling bearings (40, 50) which are mounted in the casing and each comprise a rotating ring (42, 52) provided with a cavity for accommodating and supporting therein two respective complementary cylindrical portions (22a, 22b) spaced apart from each other. 'crankshaft (20), pumping pistons connected to the elbows (26) of the shaft (20) to be moved alternately and thus generate the pumping action on the fluid when the shaft (20) rotates around its axis (X), the method comprising the step to mount the cylindrical portions (22a, 22b) in said cavities so that the former remain axially movable relative to the latter.

Method according to claim 1, wherein grease is put on the bearings.

Method according to claim 2, wherein the grease is placed between watertight seals (46, 56) arranged on the bearings.

Method according to claim 1 or 2 or 3, with the step of mounting a flange (60, 70) integrally with one or each bearing (40, 50), the flange (60, 70) being fixedly mounted on the casing ( 30) as a cover for the chamber where the crankshaft rotates (20).

5. Piston pump for a fluid, the pump comprising: a wrapper (30), a crankshaft (20) which is mounted inside the casing and which includes a coupling end (28, 28b) protruding from the casing to receive drive torque, a pair of rolling bearings (40, 50) which are mounted in the casing and each comprise a rotating ring (42, 52) provided with a cavity for receiving and supporting two respective complementary cylindrical portions (22a, 22b) spaced apart from the crankshaft (20), pumping pistons connected to the elbows (26) of the shaft to be moved alternately and thus generate the pumping action on the fluid when the shaft rotates around its axis (X), where the cylindrical portions (22a, 22b) are mounted in said cavities so as to remain axially movable relative to each other.

Pump according to claim 5, wherein the bearings comprise watertight seals (46) between which lubricating grease is deposited.

7. Pump according to claim 5 or 6, in which one or each bearing is integral with a flange (60, 70) fixedly mounted on the casing as a lid for the chamber where the crankshaft rotates (20).

Pump according to claim 7, wherein one or each bearing is mounted by interference on the respective flange, or one or each bearing has the respective flange as an integral part.