Il pistone idraulico, illustrato nella Figura 1, è tipicamente costituito da un tubo chiuso da due terminali: il fondello e la testata. All'interno scorre uno stelo. Molto frequentemente, il pistone è congiunto allo stelo tramite un collegamento a filetto.
Per prevenire lo svitamento del pistone, i costruttori di cilindri hanno adottato personali soluzioni empiriche. Ad esempio, il pistone autobloccante realizzato dalla Naldoni e Biondi S.r.l. è caratterizzato da un collare realizzato in nylon, inserito a termine del filetto che serve a collegare lo stelo col pistone, con solchi autofrenanti che bloccano ogni possibilità di rotazione del pistone.
Campi di Impiego dei Cilindri Idraulici
Sono molte le situazioni nelle quali occorre mantenere gli steli in una determinata posizione: ad esempio, per proteggere uomo, macchina e arnesi in caso di guasti energetici o spegnimento dell’impianto, oppure nel corso della produzione, per fissare assi durante un processo, nonché per tutte le applicazioni ultra dinamiche e le procedure di controllo.
Durante la produzione delle traverse ferroviarie ICE, i pezzi in calcestruzzo estremamente grandi e pesanti devono essere posizionati per la rettifica con una precisione di 0,01 mm e in modo sicuro. Le sovrastrutture per le prove sui velivoli sono ingegnose fino all'ultimo dettaglio. I cilindri Hänchen sono utilizzati in diverse aree di prova per simulare le condizioni ambientali e i carichi durante le singole fasi di volo. I cilindri di chiusura di Hänchen garantiscono un movimento sicuro della pressa. Per la manutenzione, i treni devono essere fissati in posizione rialzata - il Ratio-Clamp® è l'ideale per questo. Nella produzione di profili metallici, le unità di serraggio di Hänchen garantiscono una lavorazione precisa e una qualità costante; durante il processo di produzione, essi assicurano che i profili vengano lavorati bloccando gli utensili di sagomatura.
Il Sistema di Bloccaggio Idraulico Ratio-Clamp® Hänchen
Il sistema di bloccaggio idraulico Ratio-Clamp® Hänchen offre sicurezza, permettendo nel contempo anche di risparmiare costi energetici. Infatti, grazie all’ingegnoso principio di funzionamento, il sistema di bloccaggio offre enormi vantaggi rispetto ad altre possibilità di fissaggio.
Il sistema di bloccaggio idraulico Ratio-Clamp® funziona meccanicamente mediante chiusura per attrito: molle trasmettono forza a un manicotto di bloccaggio che mantiene lo stelo mediante attrito radiale. Il fissaggio è resistente in tutte le direzioni. Il pistone di bloccaggio, grazie alla pressione di sbloccaggio idraulica, viene mosso in senso opposto a quello della forza della molla sbloccando il bloccaggio: lo stelo può quindi muoversi in entrambe le direzioni. Se la pressione di rilascio diminuisce, la forza accumulata nelle molle viene rilasciata e causa il bloccaggio dell'asta. Il carico è possibile subito dopo il serraggio. Non è richiesto alcun movimento assiale dell'asta.
La pressione idraulica di sbloccaggio sposta il pistone di bloccaggio contro la forza della molla e rilascia il bloccaggio.
Ci sono diversi modi per ottenere questo risultato se si ha un'applicazione in cui un'asta rotonda deve essere tenuta in una posizione definita: con il controllo elettronico, il bloccaggio di tutti i collegamenti, il bloccaggio con bulloni o utilizzando l'unità di bloccaggio Ratio-Clamp®.
Esempio Applicativo: Confronto del Consumo Energetico
Consideriamo un cilindro idraulico con alesaggio pari a 80 mm, mosso a 150 bar a una velocità di 0,5 m/s. La potenza motrice necessaria è di 38 kW.
Nel caso della regolazione elettronica con pompa a portata variabile, la potenza dissipata dalla pompa è di ca. 1,25 kW. Sono inoltre da prevedere perdite a livello di valvola di regolazione pari a ca. 1,25 kW. Quindi, nel presente esempio, la potenza dissipata totale dell’azionamento controllato si eleva a 2,5 kW.
Certificazioni
Ogni unità di chiusura Ratio-Clamp® è certificata come elemento di sicurezza con un esame del tipo da parte del TÜV SÜD. Questa unità di serraggio è dotata del certificato del DGUV Test (sistema di prova e certificazione dell'assicurazione sociale tedesca contro gli infortuni). Per l'impiego come componente di sicurezza ridondante è disponibile un valore B10D secondo EN ISO 13849-1 per il Ratio-Clamp®. La doppia sicurezza richiesta dal DGUV per la forza di tenuta massima è già presa in considerazione nelle specifiche di carico.
Funzionamento
In circostanze normali lo stelo viene bloccato attraverso l’energia immagazzinata nelle molle. È così possibile mantenere lo stelo senza apporto di energia per una durata illimitata. Se sono necessarie elevate forze di tenuta, il sistema di bloccaggio può essere bloccato anche idraulicamente.
Guarnizioni
Nella versione base, la testa di serraggio Ratio-Clamp® lavora con il sistema di tenuta ad attrito ottimizzato Servocop®. In questo sistema, la guarnizione primaria si appoggia all'asta. La velocità massima dell'asta è di 1 m/s.
- Servocop®: guarnizione compatta, anello scanalato, raschiatore
- Tenuta pistone di chiusura, anello scanalato, raschiatore: Per applicazioni molto sensibili, si consiglia la versione con tenuta a pistone in pressione, dove nessuna guarnizione pressurizzata tocca lo stelo. Di conseguenza, l'attrito di scorrimento è estremamente basso e costante indipendentemente dalla pressione di rilascio.
Installazione e Controllo
La testa di serraggio Ratio-Clamp® può essere combinata con i cilindri idraulici Hänchen e i cilindri standard, nonché con tutte le altre marche. L'attacco ai cilindri idraulici di Hänchen o secondo ISO 6020-1, ISO 6020-2 e di altre marche avviene tramite una flangia fissa. A tale scopo, lo stelo del pistone deve essere allungato in funzione della lunghezza dell'unità di serraggio.
Il rispettivo stato - asta bloccata o sbloccata - può essere interrogato tramite interruttori di prossimità induttivi. Il dispositivo per il montaggio di un interruttore di prossimità è disponibile di serie. Su richiesta, l'unità di bloccaggio può essere progettata con due interruttori di prossimità. Quando si utilizza il Ratio-Clamp® come componente di sicurezza o con la certificazione di prova DGUV richiesta, è obbligatorio il montaggio di un interruttore di prossimità con uscita diagnostica. Si utilizza quando la testa di serraggio Ratio-Clamp® è fissata ad un cilindro idraulico. Assicura un controllo logico e funzionale e quindi riduce lo sforzo di circuito.
Quando si controlla un Ratio-Clamp®, esso deve essere prima rilasciato esercitando pressione sulla connessione di rilascio, solo dopo si può spostare l'asta. Quando si utilizza un'unità di bloccaggio insieme ad un cilindro idraulico, questo può essere fatto con un controllo di sequenza idraulico o con un monitoraggio elettronico. In questo modo, i sensori di un sistema di controllo elettronico possono misurare il carico su cilindri installati verticalmente per accumulare contropressione. In questo modo si evita che l'asta si scatti durante lo sbloccaggio.
Questo può essere ottenuto anche con un blocco di controllo idraulico: Prima si accumula la pressione di sbloccaggio, poi il cilindro viene pressurizzato. L'asta da serrare deve avere una superficie dura e deve soddisfare i requisiti minimi per l'installazione del Ratio-Clamp®. Ulteriori forze di tenuta e Ø dell'asta su richiesta.
Il bloccaggio idraulico è possibile fino a 2.000 kN di forza di tenuta e asta Ø 300 mm. I valori specificati valgono per il funzionamento con olio minerale.
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