I moltiplicatori di coppia idraulici sono strumenti essenziali in diversi settori industriali per aumentare la pressione in sistemi idraulici. In questo articolo, esploreremo il principio di funzionamento, le applicazioni specifiche e i vantaggi derivanti dall'utilizzo di questi dispositivi.
Principio di Funzionamento di un Moltiplicatore di Pressione
Il moltiplicatore di pressione è progettato per aumentare la pressione dell'olio fino al livello richiesto. Una volta raggiunta la pressione desiderata, il moltiplicatore si arresta e si riattiva solo per mantenere la pressione finale.
Figura 1 mostra uno schema idraulico di principio di un moltiplicatore di pressione. Quando l'olio arriva al moltiplicatore, questo automaticamente inizia a funzionare per aumentare la pressione fino al livello richiesto, al raggiungimento della pressione richiesta, il moltiplicatore si arresta e si attiva unicamente per mantanere la pressione finale, per es. L'olio viene inviato al raccordo IN e passa attraverso le valvole di ritegno KV1 e KV2 e DV (opzionale) al lato H ad alta pressione Allo stesso istante, il raccordo R viene collegato al serbatoio.
Ora tutta la portata della pompa passa direttamente attraverso il miniBOOSTER ed un cilindro su lato H ad alta pressione si estende rapidamente. Quando la pressione aumenta sul alto ad alta pressione, le valvole KV2 e DV si chiudono, e l'olio riempie il Vol. 1.
In fig. 1, il Vol. 2 viene collegato attraverso alla valvola bistabile BV1 al Vo. 3, che è a sua volta collegato al serbatoio. L'incremento di pressione in Vol. Quando il pistone ad alta pressione HP passa sulla linea di pilotaggio 1 (string 1), questa va in pressione, e BV1 cambia posizione.
Questo accade perchè l'area sopra BV1 è maggiore dell'area al di sotto, dove la linea pilota 2 (string 2) è costantemente in pressione. Vol. 2 è perciò collegato alla pompa, ed i pistoni LP ed HP si muovono verso l'alto poichè l'area sotto LP è maggiore che l'area sopra HP. L'olio nel Vol. 1 viene inviato al lato ad alta pressione.
Quando il lato opposto di HP supera la linea pilota 1 (come mostrato in Fig. 1), quest'ultima è depressurizzata, e BV1 ritorna alla sua posizione iniziale. Questo continua finchè la pressione del lato ad alta pressione aumenta di un fattore equivalente al rapporto fra le aree di LP e di HP.
La pressione può essere scaricata dal lato ad alta pressione inviando la portata della pompa al raccordo R e collegando il raccordo IN al serbatoio. La linea pilota 3 viene pertanto pressurizzata e la valvola DV si apre.
Figura 2 mostra una tipica situazione della relazione fra la pressione e la portata d'olio al raccordo H, quando la pressione al raccordo IN può essere al massimo di 150 bar ed il carico sul raccordo ad alta pressione va da 0 a 480 bar.
Applicazioni dei Moltiplicatori di Pressione
I moltiplicatori di pressione trovano impiego in diversi settori e applicazioni. In linea di principio, il moltiplicatore di pressione può essere utilizzato dove ci sia la necessità di una elevata pressione in un certo istante. In generale, il sistema sarà come mostrato in Figura 3, nel quale un cilindro è comandato da un normale distributore 4/3.
Il moltiplicatore di pressione è montato direttamente sul cilindro, e la costosa linea in alta pressione è ridotta al minimo. Un settore applicativo particolarmente adatto al moltiplicatore di pressione è in sistemi già esistenti, dove sia necessaria una pressione più elevata di quella consentita dal progetto originale.
Con il moltiplicatore di pressione, un sistema esistente può essere aggiornato alla pressione di esercizio maggiore con la semplice aggiunta di un moltiplicatore.
Esempi di applicazioni specifiche:
- Macchine per la pressofusione e per lo stampaggio a iniezione
- Macchine per la costruzione e i lavori pubblici
- Macchine da taglio a getto d’acqua
- Mini centrali idroelettriche per borgate o aziende agricole, artigianali e industriali
- Impianti irrigui, industriali, di depurazione e per acquedotti pubblici o privati
La Fig. 4 mostra uno schema attrezzatura della Danfoss A/S di un attrezzo di bloccaggio su una macchina di lavorazione STAMA. 2 miniBOOSTER con rapporto di moltiplicazione 4:1 sono montati direttamente sull'attrezzo uno per ciascuna delle piastre di bloccaggio. Con la pressione idraulica di 40 bar del sistema esistente, si raggiunge sull'attrezzatura di bloccaggio una pressione di 160 bar.
Vantaggi dell'Utilizzo dei Moltiplicatori di Pressione
L'adozione dei moltiplicatori di pressione offre numerosi vantaggi, tra cui:
- Maggiore flessibilità nella scelta della pressione di esercizio.
- Carico idraulico più uniforme durante il ciclo macchina.
- Possibilità di aggiornare sistemi esistenti senza costi elevati.
- Risparmio di spazio e peso nei sistemi idraulici.
Tipologie di Pompe Idrauliche
Esistono diverse tipologie di pompe idrauliche, ognuna con caratteristiche specifiche:
- Pompe a Ingranaggi: Hanno pochi componenti mobili e operano a pressioni comprese tra 50 e 210 bar.
- Pompe a Vite: Sono note per la loro silenziosità di funzionamento.
- Pompe a Pistoni: Sono in grado di pompare flussi elevati ad alte pressioni.
- Pompe a Palette: Utilizzano un rotore con scanalature radiali per il pompaggio.
Le pompe a pistone e le pompe a palette possono essere a cilindrata fissa o variabile, a seconda del modello.
Applicazioni dei Moltiplicatori di Giri negli Impianti Idroelettrici
Il moltiplicatore di giri motore idraulico riveste una grande importanza nel contesto della produzione di energia idroelettrica. L'utilizzo di questa tecnologia è fondamentale per sfruttare al meglio le risorse ambientali disponibili e massimizzare la produzione di energia.
Componenti e Funzionamento
La produzione è ottenuta per mezzo di macchina asincrona per una potenza massima di 110 kW. La quota eccedente viene ceduta in media tensione nella rete di distribuzione ENEL. L'energia elettrica pubblica utilizza l'energia prodotta dall'impianto.
Turbine Utilizzabili
- Turbine ad elica, adatte per impianti a bassa o bassissima caduta (fino a 20 - 30 m).
- Turbine Kaplan.
Presa d'Acqua e Vasca di Carico
La presa d'acqua è provvista di un cielo protetto da una griglia metallica per favorirne l'autopulitura. A monte della turbina è presente una vasca di carico, che svolge anche la funzione di dissabbiatore, del volume di 20 m circa, ricavata nelle immediate vicinanze della presa.
Aspetti Tecnici e Regolamentazione
È essenziale considerare le normative legislative, tecniche, e ambientali durante la progettazione e l'installazione di un impianto con moltiplicatore di giri. Il Genio Civile deve esaminare il progetto dell'impianto, specialmente se installato in una zona soggetta a vincoli ambientali. Un aspetto cruciale è la concessione alla derivazione di acque pubbliche, che regola la quantità di acqua (portata) disponibili.
Parametri di Efficienza e Gestione dell'Energia
I rendimenti tipici si attestano tra 0.8 e 0,85 per le mini centrali. È importante monitorare costantemente il funzionamento, che può essere continuativo oppure stagionale, con controlli periodici.
Esempi di Applicazione e Potenza Resa
Di seguito alcuni esempi di applicazioni con relativa potenza resa:
| Applicazione | Potenza Resa | Note |
|---|---|---|
| Cascinale | P = 150 W c.c. | Invertitore a onda quadra c.c. 24 V/c.a. |
| Circolazione impianto di riscaldamento | P = 1,8 kW c.a. | |
| Apparecchi installati | P = 3,5 kW c.a. | |
| Apparecchi installati | P = 15 kW c.a. |
MiniBOOSTER Hydraulics A/S
La MiniBOOSTER Hydraulics A/S si è specializzata nella produzione dei moltiplicatori idraulici di pressione miniBOOSTER. Circa il 95% della produzione è diretta verso mercati esteri, dove il moltiplicatore di pressione è utilizzato in molti tipi differenti di macchine e sistemi. La MiniBOOSTER Hydraulics A/S offre un'ampia gamma di moltiplicatori di pressione idraulici, che sono oggi utilizzati in tutto il mondo in molte applicazioni differenti.
HC8 è una versione HC2 del miniBOOSTER sviluppata per pressioni di uscita fino a 2000 bar. La struttura compatta del miniBOOSTER™ fa sì che possa essere installato esattamente dove l'alta pressione è richiesta. Nei principali Paesi industrializzati principali, denaro, spazio e peso possano essere risparmiati incorporando moltiplicatori di pressione nei sistemi idraulici.
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