Università della Calabria

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1 Università della Calabria Facoltà di Ingegneria Corso di Laurea in Ingegneria Meccanica Dipartimento di Ingegneria Meccanica TESI DI LAUREA Progettazione di un accesso ottico per una pompa a palette per uso in motori a combustione interna RELATORE Prof. Sergio BOVA CANDIDATO Gianclaudio Giuseppe ROSSATO Anno Accademico 2007/2008

2 Introduzione Le pompe volumetriche sono dei generatori di portata, caratterizzati da una zona di aspirazione e da una di mandata tra loro isolate, che erogano per ogni rotazione un certo volume di olio. Sono caratterizzate da un organo mobile, il rotore, da un organo fisso, lo statore, e dalle palette comprese nelle scanalature nel rotore. In questo contesto si colloca il lavoro di tesi, basato sull analisi di un prototipo di pompa volumetrica con statore mobile il cui obbiettivo è quello di verificare gli effetti che il moto di questo statore ha sui trafilamenti interni della pompa oltre alla diminuzione dell usura delle palette. La tesi è organizzata nel modo seguente: il primo capitolo sarà dedicato alle pompe volumetriche, partendo da una loro classificazione e descrizione dei vari tipi e soffermandosi sul tipo di pompe volumetriche rotative. Si parlerà quindi di alcuni tipi di pompe volumetriche rotative, quali: a ingranaggi esterni ed interni relativamente al loro funzionamento e descrizione degli organi componenti e l attenzione verrà posta sulle pompe a palette, di cui si darà un ampia descrizione sia delle caratteristiche e sia del loro funzionamento. Il secondo capitolo prenderà in considerazione il fenomeno dei trafilamenti che si verificano tra i giochi delle parti accoppiate, partendo dalle cause che li generano fino ad arrivare ad una loro classificazione. Poi si parlerà dell olio utilizzato nei sistemi oleodinamici, delle sue proprietà, dei suoi vantaggi e dell inquinamento responsabile dei trafilamenti. Infine si accennerà ad alcuni dispositivi utili per diminuire i trafilamenti. Nel terzo capitolo invece si parlerà dei trafilamenti che si verificano in una pompa a palette, facendo una loro classificazione e descrizione. In seguito si analizzeranno teoricamente questi efflussi d olio considerando sia una 4

3 tipologia di pompa a palette con statore fisso sia una con statore mobile. Infine si parlerà della parte progettuale della tesi, in cui vengono mostrati degli eventuali accessi ottici da realizzare sul coperchio della pompa per la visualizzazione interna e quindi per l analisi del prototipo di pompa con statore mobile. 5

4 Capitolo 1 - Le pompe volumetriche 1.1 Classificazione delle pompe Le pompe sono classificate in pompe volumetriche e pompe non volumetriche. Nelle pompe volumetriche la portata può ritenersi indipendente dalla pressione, mentre in quelle idrodinamiche la portata dipende dalla pressione. Un esempio di pompa non volumetrica è la pompa centrifuga, dove la portata decresce al crescere della pressione in quanto aumentano i trafilamenti che sono le quantità di olio che ritornano dalla mandata all aspirazione attraverso vie che si creano tra gli organi in moto relativo. Nelle pompe volumetriche la potenza meccanica assorbita dal motore che le aziona (motore primo) si trasforma in potenza fluidica ripartita in portata, che dipende dalla velocità di rotazione e dalle dimensioni geometriche della pompa, e in pressione, che dipende dalle resistenze che gli attuatori oppongono alla portata; pertanto si può dire che le pompe sono generatori di portata e non di pressione. Come sono caratterizzate le pompe volumetriche? Le pompe volumetriche sono caratterizzate da una zona di aspirazione e da una di mandata tra loro isolate e ad ogni giro erogano un volume costante che viene chiamato cilindrata; cioè in altre parole, la cilindrata della pompa non è altro che il volume di liquido che passa dalla zona di aspirazione a quella di mandata in corrispondenza di un giro e si misura in. Il volume passa dalla camera di aspirazione a camere che presentano volume costante e minore della camera di aspirazione; da queste camere dette intermedie passa poi alla camera di mandata di volume minore di quello delle camere intermedie. Nel passaggio, dall aspirazione alla 6

5 mandata, si ha una variazione di energia, da un livello inferiore ad uno superiore, a spese soprattutto dell energia fornita alla pompa dal motore esterno (motore primo). Le pompe volumetriche sono divise in: Pompe alternative Pompe rotative Nelle pompe alternative, la variazione di volume delle camere operatrici è dovuta al movimento, di tipo rettilineo alternativo, delle pareti mobili della camera operatrice; nelle pompe rotative invece le pareti mobili non invertono il moto [1] Pompe volumetriche alternative Questo tipo di pompe sono essenzialmente costituite da due o più cilindri, all interno dei quali si muovono con moto alternativo i pistoni. I pistoni vengono collegati ad un meccanismo che trasforma il moto alternativo in moto di rotazione dell albero di comando (sistema biella-manovella) [1] Pompe cilindriche Come si può vedere nella figura 1 sotto, procedendo da sinistra verso destra, sono rappresentate le fasi di aspirazione fine aspirazione mandata fine mandata [2]. 7