Il giunto rotante, noto anche come giunto girevole, è un componente meccanico cruciale in diversi settori industriali. Questo dispositivo permette il trasferimento di fluidi liquidi o gassosi da una parte stazionaria a una rotante, garantendo la continuità del flusso in sistemi dinamici.
Funzionamento del Giunto Rotante
Il Giunto Rotante è un dispositivo di precisione usato per trasferire fluido sotto pressione o vuoto da una parte stazionaria ad una rotante. Questo dispositivo garantisce la tenuta tra una alimentazione fissa (come una tubazione) ed una parte rotante ( come un rullo, un cilindro, un mandrino) per consentire il flusso di un fluido in entrata e/o uscita dalla parte rotante. Il giunto rotante è progettato per ruotare attorno ad un asse, per contenere e trasferire fluido senza perdite all’esterno.
Il corpo (generalmente la parte statica) è il componente che tiene insieme tutti gli altri elementi del Giunto Rotante, ed è dotato di una o più porte di ingresso, generalmente filettate, a cui verranno collegati, tramite raccordi, i tubi flessibili di adduzione/scarico del fluido. L’albero/rotore è il componente che trasporta il fluido attraverso il suo collegamento al cilindro/rullo o macchinario a valle.
Una parte importante del giunto rotante sono i cuscinetti che possono essere di varie tipologie, generalmente sono a sfere: hanno l’importante compito di mantenere in asse il giunto durante la rotazione. Alcuni Giunti Rotanti hanno cuscinetti “stagni”, ossia pre-lubrificati a vita in fabbrica, altri hanno il corpo dotato di raccordo per lubrificazione (ingrassatore) e periodicamente devono essere re-ingrassati per ripristinare il lubrificante consumato.
Il cuore del Giunto Rotante è la tenuta che ha il compito di impedire al fluido di fuoriuscire dal giunto stesso durante il funzionamento. Le tenute possono essere in grafite (per aria e acqua filtrata) o in carburo di silicio (per olio e acqua).
Caratteristiche dei Giunti Rotanti
I Giunti Rotanti sono differenziati principalmente in base al numero di passaggi, al tipo di fluido, alle condizioni operative (pressione e temperatura d’esercizio, velocità di rotazione), all’ambiente di lavoro ed alla destinazione d’uso ( alimentare e non).
Le caratteristiche comuni dei giunti rotanti idraulici per macchine movimento terra sono l'ambiente di lavoro tipicamente polveroso e fangoso da cui ne deriva la buona protezione contro le infiltrazioni di agenti esterni. In alcuni casi equipaggiano macchine idrostatiche con elevato numero di passaggi e con applicazioni elettriche.
Alta affidabilità e stabilità sono elementi chiave, e la precisione delle operazioni e il collaudo del 100% dei giunti prima della spedizione li hanno resi leader per una vasta gamma di applicazioni: olio idraulico, gas, ecc.
Applicazioni dei Giunti Rotanti
Il giunto rotante, o giunto rotante, è ampiamente utilizzato nell'industria del trasferimento di fluidi e gas. Molte linee di montaggio utilizzano più Giunti Rotanti, perché sono altamente versatili e occupano meno spazio rispetto ad altri dispositivi progettati per uno scopo simile.
I Giunti Rotanti compaiono anche nell’automotive ed in altre macchine operatrici che richiedono forniture costanti di lubrificazione, aria o altri liquidi affinché le parti mobili funzionino senza intoppi.
I raccordi rotanti consentono il trasferimento di liquidi o gas all'interno o all'esterno di una parte rotante. Il giunto rotante gas-liquido è utilizzato per la trasmissione di gas e liquidi, in particolare aria compressa, idrogeno, azoto, acqua, olio, refrigerante e così via.
Il raccordo rotante per aria CENO può far passare aria compressa, azoto e così via. La presa d'aria rotante può essere a 2 e 3 ingressi, ha flange di adattamento di montaggio, una buona protezione e una lunga durata.
Il raccordo rotante può essere utilizzato per l'alimentazione del refrigerante attraverso il tubo dell'aria o per l'opzione di lubrificazione automatica AL.
Il Collettore Rotante di Fluidi (FRU) funge da interfaccia rotante per il trasporto di fluidi tra apparecchiature fisse e rotanti.
Esempi di Utilizzo
- Macchine utensili
- Macchine movimento terra
- Macchine idrostatiche
- Sistemi che richiedono il trasferimento combinato di fluido, energia elettrica, segnali e/o dati
Attuatori Lineari: Un Componente Correlato
Gli attuatori sono dei dispositivi che permettono la trasformazione di un tipo di energia, o movimento, in un altro; nello specifico, gli attuatori lineari sono utilizzati per trasformare un moto di tipo rotatorio, come quello generato da un motore a corrente continua, convertendolo in un moto lineare.
La tipologia di attuatore, meccanico, idraulico o pneumatico, condiziona infatti non soltanto la forza del movimento prodotto ma anche la sua precisione. Per lavorazioni di precisione è invece necessario affidarsi ad attuatori pneumatici, idraulici o elettrici, che permettono un controllo del movimento.
Un attuatore lineare è composto quindi da un meccanismo che permette di convertire l’energia ricevuta, oppure un movimento rotante, in movimento in avanti o indietro lungo una linea retta.
Esempi di attuatori lineari:
- Ruota e asse: appartengono a questa tipologia gli argani e le cinghie o le catene di trasmissione. La ruota girevole mette in movimento una catena o una cinghia producendo un movimento lineare.
- A camme: la sagoma della camma, messa in rotazione da un albero, fornisce una spinta ad altri componenti del meccanismo.
- Attuatori idraulici: l’attuatore è collegato a una pompa esterna e messo in funzione dalla pressione del liquido, che spinge un pistone inserito all’interno di un cilindro.
- Attuatori pneumatici: il funzionamento è paragonabile a quello degli attuatori idraulici, ma in questo caso il fluido utilizzato per il movimento è l’aria, fornita da un compressore.
Fluidi e Sistemi Oleodinamici
L’olio, oltre che lubrificare, viene utilizzare per trasferire energia e quindi muovere cilindri, motori, ruote, interagendo con tutte le parti di un circuito. La tribologia è la disciplina che studia l’attrito, la lubrificazione e l’usura di superfici a contatto e in moto relativo.
Una caratteristica peculiare di un impianto oleoidraulico è quella di ottenere molto facilmente movimenti in grado di vincere forze resistenti di centinaia di tonnellate, unitamente ad una precisione di posizionamento elevato. Un classico attuatore lineare oleodinamico è il cilindro idraulico, costituito da una camicia in cui scorre un pistone, il quale spinge uno stelo che esplica il moto. Il fluido che permette la trasmissione dell’energia, possiede, seppur in minima quantità, una certa elasticità, che, se da un lato diminuisce la prontezza di intervento e la precisione, dall’altro permette di eliminare i giunti elastici meccanici sulle trasmissioni.
L’olio, sia minerale che sintetico, è il liquido comunemente utilizzato per la trasmissione di energia. Le sue caratteristiche sono la viscosità, che influisce direttamente sull’attrito che incontra nel passaggio attraverso tubazioni ed apparecchiature, il potere lubrificante e la protezione contro la corrosione dei vari componenti.
Moto dei Fluidi
Il movimento dei fluidi entro condotti a sezione chiusa o canali aperti può essere a regime laminare e turbolento. Per individuare il tipo di moto viene utilizzato il numero di Reynolds (Re): per numeri di Reynolds minori di 2000, si ha un moto laminare. Per numeri di Reynolds maggiori di 3500 si ha moto turbolento.
Pompe Volumetriche
La famiglia delle pompe volumetriche sono impiegate in vari campi dell’industria. Quelle che in genere troviamo nella maggioranza dei circuiti oleodinamici sono divise in due grandi tipologie: pompe rotative e pompe a pistoni alternativi.
Le pompe rotative basano il loro funzionamento grazie al passaggio di un fluido attraverso un meato o gioco, cioè una millimetrica o micrometrica intercapedine, che separa le superfici di due corpi in movimento relativo, riempita di lubrificante che ne evita lo sfregamento. Esso viene realizzato meccanicamente attraverso l’uso di coppie di ingranaggi o di viti oppure sfruttando gli spazi generati da palette mobili.
Componenti Accessori dei Circuiti Oleodinamici
L’aggettivo “accessori” serve più per distinguerli che per classificarli, visto che la loro funzione è determinante per valorizzare al meglio i pregi della trasmissione di potenza oleodinamica. Per facilitare l’analisi abbiamo diviso i componenti accessori in due gruppi: quelli dedicati alla regolazione del regime di flusso e quelli dedicati al collegamento delle varie parti del circuito.
Scambiatori di Calore
La temperatura dell’olio di un circuito idraulico aumenta per effetto delle perdite dovute all’attrito durante il flusso nei condotti e, soprattutto, a causa delle perdite di rendimento nelle trasformazioni energetiche compiute. Anche le caratteristiche intrinseche dell’olio usato danno un contributo significativo.
Molto dipende dal tipo di applicazione: se le condizioni di lavoro non sono particolarmente gravose, l’aumento della temperatura dell’olio è contenuto: se il serbatoio è sufficientemente grande e ventilato la permanenza dell’olio è abbastanza lunga da dissipare verso l’esterno il calore accumulato.
Gli scambiatori di calore sono normalmente a fascio tubiero e con flussi in controcorrente. Questo permette la regolazione di temperatura dell’olio variando la portata dell’acqua. La manutenzione è quella classica degli scambiatori e viene programmata in funzione dell’efficienza dello scambio termico, a propria volta strettamente correlata alla pulizia delle superfici di scambio.
Pur con capacità refrigeranti nettamente minori, l’aria è il fluido più comodo ed immediato per asportare il calore dai fasci tubieri percorsi dall’olio. La superficie di scambio termico deve essere però molto più ampia e quindi si utilizzano tubi sottili, numerosi, di materiali con coefficiente di scambio termico elevato ed alettati.
Serbatoi
Funzioni principali dei serbatoi:
- Prima purificazione/separazione di particelle solide estranee via decantazione sul fondo.
- Prima filtrazione (in aspirazione).
- Compensazione delle espansioni e contrazioni di volume dovute alle variazioni di temperatura dell’olio, in “affiancamento” agli accumulatori.
Sono impiegati anche serbatoi pressurizzati. La pressione è relativamente bassa. Lo scopo è quello di impedire l’ingresso di contaminanti/umidità dall’esterno ed il traboccamento del liquido dal serbatoio.
Filtrazione dell'Olio
Anche l’olio può essere sistematicamente pulito mediante l’utilizzo di filtri carrellati con pompa autonoma. La filtrazione (più spinta di quella effettuata dai filtri a bordo macchina) può quasi sempre essere effettuata senza fermare l’impianto.
Manutenzione Predittiva
Interessantissime le possibilità di manutenzione predittiva (diagnostica precoce), attraverso l’analisi periodica dell’olio: esistono correlazioni precise tra i tipi di inquinanti, la relativa concentrazione, la progressione della medesima e il grado di affidabilità del sistema. Questa attività è di norma affidata a Specialisti esterni ed è normalmente utilizzata per tutti i tipi di olio (lubrificanti, isolanti nei trasformatori etc.).
Accumulatori
Si trovano installati su tutti i circuiti, oleodinamici ma non solo, in cui operano fluidi incomprimibili soggetti a variazioni di pressione. Nel caso dei circuiti oleodinamici tali variazioni derivano sostanzialmente dalle normali modalità di impiego dei sistemi, in quanto i tipi di pompe volumetriche normalmente impiegati erogano un flusso assimilabile al continuo (pompe a ingranaggi, palette, pistoncini).
Funzione fondamentale degli accumulatori è mantenere il più possibile regolare nel tempo l’andamento dei valori di pressione e di portata dell’olio che circola nel sistema oleodinamico, rendendone “fluide” e senza picchi le variazioni. Spesso infatti sono detti anche “smorzatori”. Fisicamente questo compito viene svolto da un fluido comprimibile, tenuto separato dall’olio e in grado di comprimersi od espandersi in funzione e sincronia con le fluttuazioni di pressione dell’olio stesso.
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