Le pompe idrauliche sono componenti essenziali in molte applicazioni industriali e mobili. Parlare di pompe oleodinamiche significa concentrare l’attenzione su uno degli elementi più importanti di un sistema idraulico. Si tratta, infatti, del componente fondamentale per trasformare l’energia meccanica in energia idraulica. Durante questo processo l’energia meccanica viene convertita in energia idraulica. Le pompe per l’ oleodinamica sono dispositivi che aspirano il fluido da un serbatoio e lo immettono sotto pressione nel circuito idraulico.
Le pompe volumetriche sono caratterizzate da un moto alternativo degli organi mobili. Tutte le pompe che qui di seguito verranno presentate, hanno una caratteristica in comune, ossia sono tutte 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.
Tipologie di Pompe Idrauliche
Esistono vari tipi di pompe idrauliche, ognuna progettata per specifiche applicazioni e condizioni operative. Quelle che in genere troviamo nella maggioranza dei circuiti oleodinamici sono divise in due grandi tipologie: pompe rotative e pompe a pistoni alternativi. In questo articolo prenderemo in considerazione le più comuni pompe rotative ad ingranaggi esterni.
Pompe ad Ingranaggi
Le pompe ad ingranaggi sono tra le più semplici e affidabili pompe idrauliche. Si tratta di una tecnologia che, grazie all’azione di ruote dentate, possiede ottime qualità aspiranti. Le pompe ad ingranaggi hanno pochissimi componenti mobili. Sono costituite da due ruote dentate che ingranano l’una nell’altra. Hanno una portata costante e generalmente operano a pressioni comprese tra 50 e 210 bar.
Le pompe oleodinamiche ad ingranaggi sono la soluzione più diffusa nel settore soprattutto per la loro affidabilità e maggiore semplicità costruttiva. Vediamo le due tipologie principali:
- Pompe a ingranaggi esterni: sono costituite da due ingranaggi che ruotano in direzioni opposte all’interno di una camera, creano un vuoto che aspira il fluido e lo spinge attraverso il sistema. Sono composte da due ruote dentate uguali a contatto tra loro: la prima viene azionata dal motore della pompa e trascina la seconda, facendola ruotare di conseguenza. Nelle pompe a ingranaggi esterni due ingranaggi si accoppiano all'interno di un alloggiamento chiuso. Quando gli ingranaggi ruotano, il fluido riempie lo spazio tra i denti degli ingranaggi e viene trasportato dalla zona di aspirazione, passando attorno alla circonferenza esterna degli ingranaggi, a quella di mandata.
Durante il funzionamento, il fluido viene intrappolato tra i denti degli ingranaggi e trasportato dall'aspirazione alla mandata lungo la parte esterna dell'ingranaggio. Ingranaggi esterni elicoidali utilizzano ingranaggi "angolati", cioè ogni dente dell'ingranaggio ha un identico angolo di elica (riferito all'asse di rotazione) in modo che il rapporto contatto di accoppiamento dell'ingranaggio sia sempre maggiore di 1. Un rapporto di contatto più alto è vantaggioso in quanto due ingranaggi spesso condividono il carico durante il funzionamento.
- Pompe a ingranaggi interni: utilizzano un ingranaggio esterno che ruota all’interno di un ingranaggio interno più grande. Questo design permette una maggiore efficienza volumetrica e un funzionamento più silenzioso rispetto alle pompe a ingranaggi esterni. Utilizzano due ingranaggi accoppiati: un ingranaggio esterno, spesso ad anello, che guida l'ingranaggio interno, detto folle. Il fluido, intrappolato tra gli ingranaggi, viene trasportato dall'aspirazione alla mandata grazie alla rotazione degli ingranaggi accoppiati.
Funzionamento delle Pompe ad Ingranaggi Esterne
La ruota dentata primaria (2) ruota nel senso indicato dalla freccia, trascinando la ruota dentata secondaria (3), in senso di rotazione contrario. A seguito della rotazione, si rendono liberi i vani di dentatura: la conseguente depressione che viene generata e l’azione della pressione atmosferica, fanno in modo che il fluido affluisca nella camera di aspirazione E. Il fluido riempie i vani dei denti e, percorrendo la parte esterna, viene spinto verso l’uscita P, la cosiddetta mandata: per un buon rendimento volumetrico occorre tenere sotto controllo il gioco di accoppiamento laterale (rasamento sui fianchi) tra ingranaggi (5) e gli organi di tenuta, le ralle (6). Inoltre questo tipo di pompe sono dotate di cuscinetti di sostentamento e bilanciamento idrostatico funzionanti tramite i dischi (7), i quali, spinti dalla pressione del sistema, premono sui fianchi degli ingranaggi.
Caratteristiche e Cilindrata
Le 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. La caratteristica più rilevante delle pompe ad ingranaggi interni è la bassa rumorosità. 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.
Il rendimento globale della pompa ηP 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. Un ulteriore parametro fondamentale, indicatore dello stato di salute della pompa, è il Rendimento: esso viene considerato normale se pari a 95% o comunque superiore a 90%.
Applicazioni delle Pompe ad Ingranaggi
Le pompe ad ingranaggi sono estremamente versatili e trovano applicazioni in una varietà di settori industriali. Gli utilizzi principali delle pompe centrifughe includono il pompaggio di sostanze chimiche, di acqua, in agricoltura, galvanica, torri di abbattimento fumi e nel settore petrolchimico. Trovano impiego non solo nell’industria, specialmente nelle macchine per la pressofusione e per lo stampaggio a iniezione, ma anche nelle macchine per la costruzione e i lavori pubblici. Trovano impiego anche nelle macchine da taglio a getto d’acqua. In questo caso il fluido idraulico è acqua e non olio.
Le pompe ad ingranaggi, per esempio, sono ideali per i sistemi di lubrificazione, le attrezzature per l’edilizia e le macchine agricole in quanto prevedono una bassa o media pressione.
Fluid-o-Tech: Leader nella Produzione di Pompe ad Ingranaggi
Fluid-o-Tech è un leader di mercato nella progettazione e produzione di pompe a ingranaggi esterni e interni. La tecnologia delle pompe ad ingranaggi esterni Fluid-o-Tech ha dimostrato negli anni di essere la più affidabile, efficiente e robusta per l'utilizzo in molteplici applicazioni e mercati. Versatili e di qualità, Fluid-o-Tech realizza anche pompe a ingranaggi per liquidi viscosi, perfette per dosaggio, miscelazione, e ricircolo di numerosi tipi di fluidi, tra cui l'acqua.
Alcuni modelli di pompe Fluid-o-Tech includono:
- FG304: fa parte della serie FG200-300-400. Rappresenta la perfetta combinazione di design compatto, funzionamento silenzioso e flusso privo di pulsazioni, che la rendono ideale per ambienti sensibili allo spazio e al rumore.
- MG109: fa parte della SERIE MG200-400. Le sue dimensioni compatte e le sue prestazioni di precisione la rendono ideale per le applicazioni ad alta tecnologia. Utilizzando il principio di azionamento a magnete, questa pompa offre una camera completamente sigillata, garantendo la gestione sicura di un'ampia gamma di liquidi corrosivi.
- SERIE DGD: è ottimizzata per il trasporto di fluidi puliti e viscosi, in grado di supportare pressioni fino a 70 °C (158 °F), 4 bar (58 psi) e portate di 160 l/h (42 GPH).
Consigli per l'Installazione e l'Utilizzo
Per ottenere dalle pompe le migliori condizioni in termini di durata e prestazioni è consigliato seguire le raccomandazioni e i suggerimenti di installazione ed utilizzo. È inoltre importante dotare l’impianto di idonei sistemi di sicurezza, di strumentazione affidabile e di sistemi adeguati atti ad evitare turbolenze nel fluido, in special modo sul condotto di ritorno al serbatoio, e ad evitare l’entrata in circolo nel sistema d’aria, acqua, o contaminanti di vario genere.
È comunemente accertato che le particelle circolanti continuamente nel fluido agiscono come agente abrasivo danneggiando le superfici con cui vengono a contatto e contribuendo alla formazione di ulteriore contaminante. Per questo raccomandiamo di porre molta attenzione alla pulizia in fase di avviamento e al mantenimento della stessa nell’impianto. L’iniziale livello di contaminazione del fluido usato per riempire l’impianto non dovrebbe superare la classe 18/15 (rif. ISO 4406). Dimensionare adeguatamente il serbatoio facendo in modo che abbia una capacità almeno doppia rispetto al volume del fluido spostato dalla pompa in un minuto di funzionamento.
I corretti valori di portata, coppia e potenza assorbita in funzione del differenziale di pressione e della velocità di rotazione e a condizioni di prova stabilite, sono riportati nei grafici presenti nelle pagine dedicate alle curve caratteristiche.