Una pompa volumetrica, di qualunque tipo essa sia, eroga una portata che può essere considerata circa costante. È opportuno precisare subito che il livello di pressione alla mandata non dipende dalla pompa ma soltanto dal circuito a valle della stessa. Tutte le pompe presentate sono pompe volumetriche.
Cilindrata delle Pompe
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 verificano una serie di perdite che vanno ad incrementare l’area del ciclo e quindi la potenza interna richiesta dalla macchina. 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 è definito come il rapporto tra la potenza idraulica conferita al fluido dalla pompa e la potenza meccanica assorbita attraverso l’albero motore. Esso è esprimibile come prodotto dei rendimenti volumetrico, idraulico e meccanico.
Funzionamento all'Avviamento
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.
Tipologie di Pompe Volumetriche
La famiglia delle pompe volumetriche è impiegata in vari campi dell’industria. Le pompe rotative e le pompe a pistoni alternativi sono le due grandi tipologie che troviamo nella maggioranza dei circuiti oleodinamici.
Pompe Rotative
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.
Pompe ad Ingranaggi Esterni
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. In questo articolo prenderemo in considerazione le più comuni pompe rotative ad ingranaggi esterni.
La ruota dentata primaria ruota trascinando la ruota dentata secondaria, 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. Il fluido riempie i vani dei denti e, percorrendo la parte esterna, viene spinto verso l’uscita, la cosiddetta mandata: per un buon rendimento volumetrico occorre tenere sotto controllo il gioco di accoppiamento laterale tra ingranaggi e gli organi di tenuta.
Inoltre questo tipo di pompe sono dotate di cuscinetti di sostentamento e bilanciamento idrostatico funzionanti tramite dischi, i quali, spinti dalla pressione del sistema, premono sui fianchi degli ingranaggi.
Pompe ad Ingranaggi Interni
La caratteristica più rilevante delle pompe ad ingranaggi interni 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
Le pompe a viti presentano una notevole silenziosità di funzionamento, così come le pompe ad ingranaggi interni. 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 Alternativi
Pompe a Pistoni Radiali
Nelle pompe a pistoni radiali con albero eccentrico, l’albero rotante eccentrico genera movimenti radiali dei pistoni inseriti nel corpo esterno fisso. Le pompe a pistoni radiali vengono generalmente progettate con un numero di pompanti dispari, poiché un numero di pompanti pari presenta una pulsazione di portata superiore.
Pompe a Pistoni Assiali
In questo tipo di macchina 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.
L'unità a pistoni assiali a blocco cilindri inclinato (detta anche ad asse 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.
Componenti e Materiali delle Pompe Marzocchi
Le pompe ad ingranaggi per impianti oleodinamici, sia in configurazione singola che multipla (a due o più stadi) è uno dei componenti maggiormente impiegato nei moderni impianti oleodinamici. Essa unisce in sé caratteristiche di versatilità, resistenza, lunga durata. Il corpo è un profilato in lega di alluminio ottenuto attraverso processo di estrusione.
Flange e coperchi sono costruiti in speciali leghe d'alluminio ad alta resistenza per le micropompe e per i modelli della serie ALP; sono invece fusioni in ghisa sferoidale per i modelli della serie GHP. Le ruote dentate sono realizzate in acciaio speciale; il processo di produzione comprende le fasi di cementazione e di tempra; la successiva rettifica e superfinitura permettono di ottenere un elevatissimo grado di finitura superficiale.
Le boccole sono ottenute attraverso processo di pressofusione utilizzando una speciale lega di alluminio che unisce doti di antifrizione ad una elevata resistenza. Per le pompe ad ingranaggi di tipo GHP sono inoltre dotate di cuscinetti a strisciamento con rivestimento in materiale antifrizione.
Installazione e Utilizzo
Per ottenere dalle pompe Marzocchi le migliori condizioni in termini di durata e prestazioni è consigliato seguire le raccomandazioni e i suggerimenti di installazione ed utilizzo indicate nel presente catalogo. 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.
In caso di funzionamento con pressione in aspirazione maggiore del valore indicato è disponibile la versione speciale “TR”. Tale versione è disponibile solo per la tipologia di micropompe. L’estrema riduzione delle tolleranze che contraddistinguono i piccoli componenti delle micropompe e il loro conseguente funzionamento con giochi ridotti, possono essere irrimediabilmente compromessi se non si pone estrema cura nel mantenere il fluido pulito.
Pulizia e Manutenzione del Fluido
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.
Gli interventi necessari per controllare e limitare il grado di contaminazione devono essere effettuati in maniera preventiva e correttiva. Le azioni preventive comprendono l’accurata pulizia dell’impianto durante la fase di montaggio, la conseguente eliminazione delle bave residue, delle scorie delle saldature ecc., ed il trattamento del fluido prima del riempimento.
L’iniziale livello di contaminazione del fluido usato per riempire l’impianto non dovrebbe superare la classe 18/15 (rif. ISO 4406). Tale livello potrebbe essere superato anche da fluidi nuovi; prevedere quindi una adeguata filtrazione anche al momento del riempimento dell’impianto e comunque ad ogni rabbocco.
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. Il controllo e la correzione dei livelli di contaminazione del fluido durante il funzionamento si ottiene attraverso l’installazione di filtri aventi la funzione di trattenere le particelle trasportate dal fluido.
Due sono i parametri che determinano la buona scelta del filtro: il potere assoluto di filtrazione e il rapporto di filtrazione β. Bassi valori di potere assoluto di filtrazione e alti valori del rapporto di filtrazione β per particelle di piccole dimensioni concorrono a garantire buone caratteristiche di filtrazione.
È pertanto molto importante limitare, oltre alle dimensioni massime, anche il numero delle particelle di più piccole dimensioni che oltrepassano il filtro. Risulta pertanto evidente che, all’aumentare della pressione di esercizio e al grado di sofisticazione dell’impianto, la filtrazione deve diventare sempre più efficace.
Condotti e Tubazioni
Bruschi cambiamenti di direzione, piccoli raggi di curvatura, improvvise variazioni di sezione e la loro lunghezza non deve essere eccessiva o sproporzionata; la sezione dei condotti deve essere dimensionata affinché la velocità del fluido non ecceda i valori consigliati.
Rendimento e Parametri di Funzionamento
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%. Nota: I valori dei ηvol e ηhm (e di conseguenza htot) dipendono dal differenziale di pressione tra aspirazione e mandata, dalla velocità di rotazione, dalle caratteristiche del fluido utilizzato (in relazione ai fattori di temperatura e di viscosità) e dal grado di filtrazione.
Per dati più precisi sui rendimenti si consiglia di contattare l'Ufficio Tecnico-Commerciale. 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.
Tabella dei Parametri di Esercizio (Esempio)
| Parametro | Valore Tipico |
|---|---|
| Pressione Massima di Esercizio (Pompe ad Ingranaggi Esterni) | 300 bar |
| Velocità di Rotazione (Pompe ad Ingranaggi Esterni) | 500 - 6000 RPM |
| Rendimento Normale | > 90% |