Le pompe idrauliche sono componenti essenziali in molte applicazioni industriali e mobili, convertendo l’energia meccanica in energia idraulica. La loro funzione principale è quella di movimentare le acque di flusso.

Pompe Idrauliche: Principi di Funzionamento e Tipologie

L'elemento essenziale che permette alla pompa di compiere questo sforzo è il motore. Esistono vari tipi di pompe idrauliche, ognuna progettata per specifiche applicazioni e condizioni operative.

Pompe Centrifughe

La pompa cosiddetta centrifuga possiede un'entrata dell'acqua (definita aspirazione), posizionata in corrispondenza dell'asse centrale dell'elettropompa. L'accensione di un motore elettrico fa muovere alcune pale, dette giranti, che spingono i liquidi pompati dal centro della pompa, verso l'esterno. Queste tipologie di pompe sono differenti da quelle centrifughe monogirante, perchè montano sull'asse diverse giranti, separate tra loro da diffusori, ovvero dei propri "raddrizzatori del flusso dell'acqua".

Il disegno caratteristico di una pompa è caratterizzato da una curva. Ogni libretto delle istruzioni presenta un disegno di questo tipo. Come si leggono e interpretano le informazioni di questo schema, presente nella scheda tecnica di ogni pompa è molto semplice. Il grafico mette in relazione 2 assi che rappresentano da un lato la massima pressione (prevalenza) prodotta dell'elettropompa e dall'altro la lunghezza portata in litri/min. Come è facile intuire, conoscendo un minimo i principi fisici che regolano la pressione dei liquidi, la pompa avrà il massimo della prevalenza e quindi della forza, quando la portata sarà pari a zero.

Installazione e Spurgo

Ogni pompa che andrà installata dovrà essere completamente piena di acqua e non contenere alcun minima particella d'aria, affinchè la possa trasferire energia all'acqua. La spurgo dell’aria avviene di solito al primo avviamento e la pompa deve essere in marcia. In questo caso il livello dell'acqua nel serbatoio si trova ad un'altezza superiore rispetto alla pompa. L'acqua riempie la pompa cadendo dall'alto, spinta dal suo stesso peso dal serbatoio di raccolta.

Il funzionamento dello spurgo è più complicato quando la pompa dovrà compiere un'aspirazione da un pozzo, cisterna o serbatoio che e’ posto al di sotto della pompa stessa. In questo caso la tubazione necessaria per l'aspirazione dovrà disporre di una valvola di non ritorno immersa nel serbatoio. In concreto, le valvole di non risalita, saranno montate all'estremità del tubo di aspirazione e in corrispondenza di un filtro, costituito da una rete metallica, che blocchi l'aspirazione dello sporco, rimasto sul fondo del deposito dell'acqua. La massima altezza affinchè una pompa possa lavorare correttamente, detta anche capacità di autodescamento, è di circa 8-9 metri.

Presscontrol e Pressostato

Questo significa avere una pompa idraulica sempre attiva, indipendentemente dal fatto che avvenga o meno un consumo di acqua. Un aspetto da considerare nel momento in cui si volesse comprare un'elettropompa è che una per prelevare l'acqua e spostarla dovrà essere necessariamente collegata all'elettricità. Il funzionamento di un presscontrol dipenderà dalla pressione massima della pompa. Questo particolare strumento dovrà sempre tener conto della potenza della pompa elettrica. Sarà indispensabile fare sempre riferimento ai dati tecnici riportati sulla confezione del presscontrol, dove è indicato certamente la potenza massima di corrente che potrà tollerare. Come dicevamo sopra, il compito di un presscontroll potrà anche essere svolto da un pressostato.

Pompe Volumetriche

È opportuno precisare subito che una pompa volumetrica, di qualunque tipo essa sia, eroga semplicemente una portata che può essere considerata circa costante, mentre il livello di pressione alla mandata non dipende dalla pompa ma soltanto dal circuito a valle della stessa. Tutte le pompe che qui di seguito verranno presentate, hanno una caratteristica in comune, ossia sono tutte pompe volumetriche.

Cilindrata

Con il termine cilindrata di una pompa si indica il volume teorico di liquido spostato (aspirato ed espulso) in una rotazione completa dell’albero motore. Nel ciclo reale si hanno una serie di perdite che vanno ad incrementare l’area del ciclo e quindi la potenza interna richiesta dalla macchina. Inoltre, a causa delle perdite di tipo meccanico, la potenza assorbita dalla pompa è superiore alla potenza interna: si introduce, a tal fine, il rendimento meccanico ηm pari al rapporto tra la potenza interna e quella assorbita.

Il rendimento globale della pompa ηP, che appare nella espressione precedente, è definito come il rapporto tra la potenza idraulica conferita al fluido dalla pompa e la potenza meccanica assorbita attraverso l’albero motore ed è esprimibile come prodotto dei rendimenti volumetrico, idraulico e meccanico prima introdotti. All’avviamento della pompa, nei vani viene trasportata, dall’attacco di aspirazione a quello di mandata, solo l’aria presente nelle tubazioni dall’aspirazione al serbatoio. Affinché il funzionamento della pompa sia corretto, è necessario che i vani siano a tenuta pressoché perfetta, in modo da garantire un trasporto del fluido senza perdite rilevanti.

  • Pompe ad ingranaggi esterni: hanno cilindrate comprese tra 0.2 e 200 cm3, con una pressione massima di esercizio di circa 300 bar e una velocità di rotazione compresa fra i 500 e i 6000 RPM.
  • Pompe ad ingranaggi interni: la caratteristica più rilevante è la bassa rumorosità. Mettendo in rotazione il rotore dentato accoppiato al motore di azionamento il volume fra i fianchi dei denti aumenta e la pompa aspira. L'aumento di volume interessa un angolo di rotazione di circa 120°, per cui il vano si riempie in un tempo relativamente lungo. Nella zona delimitata dall'elemento di riempimento a forma di falce il fluido viene trasportato senza variazione di volume.
  • Pompe a viti: presentano una notevole silenziosità di funzionamento. L’albero ad elica destra, viene accoppiato al motore dal quale riceve la coppia e trasmette il movimento rotatorio all’altro albero, munito di elica sinistra. Dal punto a minor distanza tra le due circonferenze, procedendo in senso orario si ha dapprima un progressivo aumento del volume delle camere, per poi subire una diminuzione progressiva.
  • Pompe a pistoni radiali con albero eccentrico: l’albero rotante eccentrico genera movimenti radiali dei pistoni inseriti nel corpo esterno fisso. Vengono generalmente progettate con un numero di pompanti dispari, poiché un numero di pompanti pari - anche se maggiore - presenta una pulsazione di portata superiore.
  • Pompe a pistoni assiali: il movimento rotatorio dell’albero si trasforma in un moto oscillatorio dei pistoncini (pompanti) nella direzione parallela a quella dell’asse di rotazione. Mettendo in rotazione l’albero il blocco cilindri viene trascinato dall’accoppiamento scanalato.
  • Unità a pistoni assiali a blocco cilindri inclinato: è una macchina volumetrica i cui pistoni, insieme al blocco cilindri in cui scorrono, sono montati in posizione inclinata rispetto all'asse dell’albero. Ad ogni giro completo dell'albero i pistoni compiono nei rispettivi alloggiamenti ricavati nel blocco una corsa di andata e ritorno, la cui entità è proporzionale all'angolo d'inclinazione.

Altezza di Aspirazione e Mandata

L'altezza di aspirazione non può, in nessun caso, superare limiti ben precisi. Ha non superi i 6÷7 metri, questo per evitare la cavitazione. atmosferica. che la misura come p1. limiti all'altezza di mandata Hg. liquido. danneggiare gli elementi meccanici della pompa. luminosa in corrispondenza della bocca di aspirazione.

Pompe Alternative (o a Stantuffo)

Con d=diametro dello stantuffo (alesaggio). il serbatoio B di mandata. si chiude subito mentre quella di aspirazione è ancora chiusa. ed il ciclo ricomincia. consentire l'apertura e la chiusura delle valvole. la mandata tramite Vm1. la portata non è costante. sono calettate una serie di pale. l'acqua dal tubo di aspirazione. coassiale all'albero della girante. la bocca di mandata.

Curve Caratteristiche

(asse delle ordinate) in funzione della portata (asse delle ascisse). sul diagramma. deve diminuire la prevalenza. passante per l'origine degli assi del diagramma Hm-q.

Tipologie Comuni di Pompe Idrauliche

  • Pompe a pistoni: Utilizzano pistoni mobili per comprimere il fluido idraulico e spingerlo attraverso il sistema.
    • Pompe a pistoni assiali: Pistoni che si muovono parallelamente all’albero motore, note per l’efficienza e la capacità di operare a pressioni elevate.
    • Pompe a pistoni radiali: Pistoni disposti radialmente intorno all’albero motore, permettono un’alta capacità di generare pressione, ma sono meno comuni a causa della loro complessità costruttiva.
  • Pompe a ingranaggi: Tra le più semplici e affidabili.
    • Pompe a ingranaggi esterni: Due ingranaggi che ruotano in direzioni opposte all’interno di una camera.
    • Pompe a ingranaggi interni: Un ingranaggio esterno che ruota all’interno di un ingranaggio interno più grande, offrendo maggiore efficienza volumetrica e un funzionamento più silenzioso.
  • Pompe a palette: Utilizzano palette scorrevoli montate su un rotore eccentrico per muovere il fluido attraverso il sistema. Offrono funzionamento silenzioso, buona efficienza volumetrica e capacità di gestire fluidi a bassa viscosità.

Motori Idraulici

I motori idraulici svolgono la funzione inversa delle pompe, cioè convertono l’energia idraulica in energia meccanica di tipo rotatorio. Come per le pompe, anche per i motori esiste una ampia gamma di forme e principi costruttivi. Gran parte delle considerazioni costruttive fatte per le pompe volumetriche possono essere riferite anche ai motori volumetrici corrispondenti.

Pochi tipi di motori sono utilizzabili sia a velocità di rotazione molto basse che a quelle superiori a 1000 RPM. I motori lenti detti anche motori LSHT (Low Speed High Torque) oltre a presentare basse velocità di rotazione presentano coppie elevate e sono ideali per tutte quelle applicazioni nelle quali l’utilizzatore richiede un carico notevole e basse velocità; infatti in questi casi un motore veloce, oltre a lavorare male, richiede ingombri e, quindi, costi molto più elevati.

Nell’esempio in esame, ciò è realizzato tramite un anello fisso che presenta una serie di condottini disposti in direzione assiale, di questi una metà (pari al numero delle camme) è posta in comunicazione con condotto toroidale in comunicazione con l’ammissione e l’altra metà con un condotto toroidale collegato allo scarico. Il rotore, all’interno del quale sono realizzati i cilindri in cui alloggiano i corrispondenti pistoni, presenta, per ciascun cilindro, un condottino disposto anch’esso in direzione assiale e collegato al cilindro stesso. Questo condotto, a causa della rotazione del rotore, viene in contatto, alternativamente, con i condotti fissi di alta e bassa pressione.

La versione multicorsa di questi motori presenta, al posto del piatto inclinato, un disco che è disposto perpendicolarmente all’asse di rotazione. Solo i motori a palette fanno eccezione in quanto all’avviamento, per l'iniziale assenza delle forze centrifughe, le palette non riescono ad aderire sufficientemente ai fianchi dello statore per fare una adeguata tenuta, conseguentemente la coppia di avviamento si riduce notevolmente.

Tipi di Motori Oleodinamici Vivoil

Il motore oleodinamico è un componente che trasforma l’energia idraulica in energia meccanica (al contrario della pompa oleodinamica che, invece, trasforma l’energia meccanica in energia idraulica). Il primo passo per scegliere il componente più adatto è individuare il tipo di motore migliore per il tuo progetto, in base alla modalità di funzionamento. Infatti, i componenti di questo tipo si suddividono in due tipologie principali: motori unidirezionali e motori reversibili (detti anche bidirezionali o bisenso).

  • Motori unidirezionali: Una volta inseriti nell’applicazione, possono ruotare solo in un senso: verso destra (orario) o verso sinistra (antiorario). L’operazione è semplice e quasi sempre possibile senza cambiare nessun componente. Sono la tipologia più standard.
  • Motori reversibili: Una volta installati nell’applicazione, possono ruotare in due direzioni - sia in senso orario che in senso antiorario - senza dover fare alcuna modifica.

Considerazioni sull'Albero e sul Drenaggio

È importante ricordare che gli alberi possono essere applicati solo ad alcuni tipi di flange. Quindi, scegliendo un certo tipo di flangia, avrai la possibilità di selezionare solo determinate tipologie di alberi. Nei motori reversibili, il drenaggio standard è esterno e serve a proteggere il paraolio da contropressioni che ne provocherebbero l’espulsione. Questo comporta che la pressione di uscita debba essere minore della resistenza del paraolio. Anche nei motori unidirezionali puoi optare per il drenaggio esterno, ma si tratta di una personalizzazione speciale, non dello standard e richiede un codice dedicato.

Optional e Modifiche

  • Aumenta la resistenza ai carichi radiali e assiali: Combina gli effetti di entrambe le opzioni.
  • Devia il flusso di olio dall’ingresso direttamente allo scarico motore.

Modifica del Range delle Valvole

Modificare il range delle valvole è utile se le condizioni operative sono diverse da quelle stimate o sono cambiate nel tempo, perché il range va definito in funzione della pressione di utilizzo del motore. Per modificarlo è sufficiente sostituire la molla che si trova all’interno della valvola con una di dimensioni diverse, da selezionare in base al gruppo dimensionale.

Identificazione del Prodotto e Sostituzione

I motori Vivoil sono provvisti di etichette che identificano il prodotto, per permetterti di richiedere un eventuale sostituto. Se disponi di un motore Vivoil della vecchia serie KV che è arrivato a fine vita e devi sostituirlo con uno nuovo, puoi scegliere un motore della nuova serie.

Problemi Comuni e Soluzioni

Il paraolio è una guarnizione posizionata vicino all’albero. Quando la pressione sullo scarico è eccessiva o quando l’alimentazione del motore è nel verso sbagliato o la pressione del drenaggio supera la massima consentita, questa guarnizione può rompersi o staccarsi. Per risolvere il problema, basta sostituire il paraolio danneggiato con uno nuovo.

Nel caso in cui il motore lavori a pressioni eccessive o con carichi ciclici importanti si può arrivare alla rottura del corpo. Anche nel caso in cui si voglia utilizzare un motore reversibile come motore unidirezionale. Questo perché, nella versione unidirezionale del coperchio posteriore, è presente un foro che serve a collegare la parte posteriore del paraolio con l’uscita (ovvero una zona a pressione nulla o molto bassa).

Gruppo Moto-Pompa CY Vivoil

Gruppo moto-pompa CY Vivoil, indicato quando l’applicazione genera un flusso residuo di olio, che può essere utilizzato per ottenere un risparmio energetico e recuperare potenza.

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