Banco Prova Pompe Idrauliche: Funzionamento e Caratteristiche
Il banco di prova idraulico è uno strumento largamente utilizzato nei processi industriali e rappresenta un elemento indispensabile nello sviluppo di un prodotto.
Ampiamente utilizzato nell’industria, il banco di prova per applicazioni idrauliche controlla e/o convalida la funzionalità del prodotto durante il processo di produzione. Per garantire l’affidabilità e la sicurezza degli impianti e dei sistemi idraulici, il processo di controllo e test è cruciale.
I banchi di prova idraulici sono essenziali per l’industrializzazione dei prodotti. Il banco di prova consente di verificare la corretta industrializzazione di un prodotto, mettendolo in condizioni di utilizzo reale.
Noto anche come “banco di prova”, un banco di prova idraulico è un sistema idraulico utilizzato per mettere in funzione un prodotto al fine di osservarne e misurarne il comportamento.
Funzioni e Applicazioni dei Banchi Prova Idraulici
Viene utilizzato per determinare le prestazioni idrauliche e meccaniche delle reti idrauliche e delle apparecchiature che le compongono. Può, ad esempio, convalidare le caratteristiche tecniche di rubinetti, miscelatori, sciacquoni o colonne doccia, nel caso di un banco di prova progettato per gli impianti sanitari.
I banchi di prova industriali sono utilizzati anche in molte altre applicazioni, tra cui l’industria automobilistica, nucleare, edile e aerospaziale. I test eseguiti variano a seconda della natura del prodotto da testare.
I banchi di prova sono spesso progettati su misura dai produttori e adattati a ciascuna gamma di prodotti.
Esistono diverse tipologie di banchi prova, ognuna con una specifica funzione:
- Banco di performance (o di caratterizzazione): misura le prestazioni idrauliche di un prodotto e ne consente la regolazione. Questi banchi vengono utilizzati per verificare o definire le caratteristiche tecniche massime di utilizzo di un prodotto secondo vari criteri: portata, pressione, temperatura, tenuta, sensibilità, ecc.
- Banco di endurance (o di prova di fatica): serve a controllare le caratteristiche di durata e affidabilità di un prodotto. Il numero di cicli di prova può raggiungere milioni di operazioni (portata, pressione, temperatura) in condizioni climatiche variabili.
- Banco di controllo (o di validazione): verifica e convalida le caratteristiche tecniche di un prodotto durante la fase di produzione. Questo banco consente di assicurarsi che le prestazioni del prodotto rispettino le specifiche di progettazione prima della sua commercializzazione.
Rubinetti, miscelatori, valvole, pompe, tubi - tutte le apparecchiature sanitarie e industriali sono testate da organismi certificati come il CSTB prima e/o dopo la commercializzazione. Gli standard e le certificazioni garantiscono che il prodotto soddisfi i criteri di qualità, prestazioni e sicurezza.
Caratteristiche e Prestazioni
Le prestazioni di un banco di prova idraulico sono definite da diversi criteri: semplicità, tecnologia, ottimizzazione e affidabilità. L’impiego di una serie di competenze (meccaniche, informatiche, elettroniche, ecc.) è essenziale per lo sviluppo di un banco di prova per l’industria.
Un banco di prova idraulico viene sviluppato secondo processi molto precisi per garantire un’industrializzazione ottimale del prodotto. A monte vengono effettuate diverse analisi: analisi del valore, analisi funzionale e analisi delle esigenze. La progettazione del banco prova tiene conto anche delle norme e delle certificazioni.
Nella progettazione del banco di prova sono necessari disegni, calcoli di dimensionamento, simulazioni e scelte progettuali.
Un banco di prova idraulico può essere semi-automatico o automatico. Un banco di prova semi-automatico guida un operatore nella realizzazione delle misurazioni, mentre un banco di prova automatico esegue il test in completa autonomia.
I banchi di prova idraulici automatici sono controllati tramite PC attraverso un software che esegue diversi scenari: temperatura del test, posizione del prodotto rispetto a uno strumento. Il software registra i risultati dei calcoli e delle misurazioni, per poi generare un report in un file.
Per ottimizzare le prestazioni di un banco di prova, i software utilizzati devono essere semplici da usare e l’interfaccia deve essere intuitiva ed ergonomica. Nel contesto di un processo industriale, l’interfaccia utente che consente la connessione tra una persona e il banco di prova è chiamata Interfaccia Uomo-Macchina (IHM).
Nella fase di realizzazione, vengono effettuati il montaggio e l’assemblaggio del dispositivo, accompagnati dalla redazione di un dossier tecnico. Le regolazioni vengono sviluppate per garantire la qualità del banco di prova idraulico.
Le aziende beneficiano di numerosi vantaggi nell’esecuzione di test automatici. I test permettono di ridurre gli errori e limitare le attività manuali e lunghe. Le aziende traggono così vantaggi economici e una produttività ottimizzata.
I team di LF technologies possono progettare un sistema idraulico su misura per soddisfare le vostre esigenze e specifiche. I banchi di prova idraulici possono essere utilizzati per eseguire tutti i tipi di test (tenuta, pressione, prestazioni, resistenza, ecc.) e garantire la conformità alle norme e alle certificazioni in vigore.
La gamma di banchi di prova idraulici standard che offriamo è modulare e può essere adattata per soddisfare tutti i requisiti delle vostre specifiche. L’accuratezza e la riproducibilità dei risultati ottenuti vi aiuteranno ad analizzare il comportamento dei vostri prodotti.
I nostri banchi di prova fanno parte di un processo di miglioramento continuo e di certificazione dei vostri prodotti.
Nuovi Sviluppi e Innovazioni
Finora, i banchi prova idraulici venivano progettati per compiti o prodotti speciali. Tuttavia, i costi energetici per l'idraulica possono essere talvolta significativamente maggiori. Il bilancio energetico può essere migliorato mediante una configurazione ottimale del completo sistema.
È difficile ottenere nozioni precise sulle relazioni in un sistema già completato ed eseguire analisi accurate per localizzare con precisione le cause principali. Ciò può essere cambiato con il nuovo concetto di banco prova universale. Ciò consente di ottimizzare i processi di produzione durante i nuovi sviluppi, mediante un sistema di valutazione neutrale rispetto al costruttore.
Il banco prova sistemi consiste di un sistema di azionamento elettroidraulico e dall'allestimento di prova. Dal lato dell'azionamento, operano complessivamente tre sistemi di controllo secondari della Bosch Rexroth con controllo elettronico velocità / coppia (HNC100-SEK connessione CAN bus).
Queste pompe a pistone assiale altamente dinamiche operano su un circuito di pressione idraulica chiuso comune, con serbatoio d'olio idraulico separato. Una pompa ausiliaria della ATOS ed i provini su totalmente quattro ripiani di prova vengono riforniti da un secondo serbatoio di olio idraulico.
Il complesso sistema idraulico con cabine di controllo, PLC, convertitore di frequenza, sistema di raffreddamento olio-aria e vari componenti della tecnologia di misura, è completamente controllato da software proprietario e per banco prova specifico cliente della adt-Rinck.
L'operatore può lanciare il software del banco prova da dietro uno scudo mobile di protezione vicino al provino, o da una sala di controllo separata.
Con questo banco prova universale, il dipartimento R&D della IHA è in grado di fornire ai costruttori ed operatori di sistemi idraulici un'innovazione per le loro prove altamente dinamiche di pompe con circuiti aperti o chiusi, di componenti idraulici, collettori e controlli idraulici.
Caratteristiche del banco prova: Potenza fino a 160 kW, max. velocità dell'albero di 2200 o 3200 giri/minuto, coppia fino a 750 Nm.
Principio Operativo del Banco Prova a Controllo Secondario
L'energia di caricamento è reindirizzata da un sistema di controllo secondario. Invece di convertire in calore l'intera energia di azionamento col caricamento mediante una valvola di pressione, può essere recuperata fino al 60 % dell'energia di caricamento. Solo la pressione e le perdite di efficienza vengono disperse come calore.
Il risultato è un sistema di banco prova universalmente distribuibile che vanta anche un buon bilancio energetico.
Opzioni di Applicazione
Su questo banco prova si possono esaminare componenti idraulici, pompe a circuito aperto o chiuso e collettori di controllo. Con il secondo azionamento a controllo secondario è possibile anche l'operazione a quattro quadranti, il ché significa che si possono emulare anche i motori per le trasmissioni delle automobili.
Se un veicolo si sposta in avanti o verso l'alto viene prodotto un carico positivo, se verso il basso il carico prodotto è negativo. Lo stesso vale per la retromarcia. Questi quattro casi di carico corrispondono ai quattro quadranti. I quattro casi possono essere impostati sul banco prova con programmi di azionamento individuali e poi lanciati dinamicamente.
Tecnologia di Misura
L'efficienza totale è la somma delle efficienze meccaniche ed idrauliche. Le perdite meccaniche sono dovute agli attriti, quelle idrauliche dai trafilamenti e strozzature. Le perdite in un sistema idraulico dipendono dall'entità del flusso e dalle cadute di pressione.
L'efficienza volumetrica può essere determinata misurando le perdite esterne. Le perdite interne possono essere trovate misurando l'effettivo tasso di flusso di una pompa. Le perdite esterne ed il tasso effettivo di flusso vengono sottratti dal tasso geometrico (teorico) di flusso.
Le resistenze individuali possono essere determinate misurando le pressioni in differenti punti del sistema. Se la portata è nota, si può calcolare la potenza di perdita locale. La maggior perdita nei sistemi idraulici è dovuta alle strozzature del volume del flusso per controllare la velocità di caricamento.
Monitoraggio delle Perdite
Per monitorare le perdite nell'allestimento di prova è fondamentale un'idonea tecnologia di misura. Viene misurata la potenza meccanica di azionamento dell'albero della pompa e la si confronta con la potenza idraulica per tale scopo. Approssimativamente la potenza azionamento è il prodotto della coppia con la velocità dell'albero della pompa, la potenza idraulica è basata sul flusso volumetrico e la pressione.
La potenza meccanica d'ingresso dell'albero della pompa è determinata misurando la coppia e la velocità. Iltorsiometro a flangia T40 della HBM è installato permanentemente sull'albero di azionamento della pompa, la velocità viene presa dal segnale CAN dello HNC100-SEK.
"Per quanto concerne la nostra applicazione con unità secondarie altamente dinamiche, risulta ottimale che ognuno dei due amplificatori universali HBM Quantum MX840 disponga anche della porta CAN. Con i segnali CAN digitali, e perciò senza perdite, che provenendo dallo HNC giungono direttamente al PC industriale, noi possiamo fornire anche parametri cruciali ed altamente dinamici quali velocità, coppia, angolo di rotazione, per trasmettere via Ethernet risultati di misura significativi della tecnologia di misura ad un laptop", spiega il capo progetto Torsten Sigmund della adt-Rinck.
Il software è stato specificamente sviluppato per questo banco prova dalla adt-Rinck. Ogni MX840 dispone in totale di otto canali d'ingresso adatti ad un'ampia gamma si segnali di trasduttori. Oltre a registrare i volumi di flusso e di coppia, l'operatore IHA misura le pressioni in vari punti a seconda delle esigenze, usando i trasduttori di pressione assoluta HBM dei tipi P8AP e P3ICP.
La adt-Rinck impiega da anni i trasduttori di pressione HBM nei banchi prova idraulici. L'intera catena di misura nel banco prova consiste dei sensori, di due amplifcatori universali mobili MX840, dell'intuitivo software catman®Easy ed un laptop per visualizzare, salvare e valutare i valori di misura in tempo reale.
Pesa circa 25 tonnellate e contiene più di 3000 litri di olio idraulico in due serbatoi d'olio. Uno scudo mobile realizzato con pannelli di Makrolon spessi 10 mm, sviluppato dalla adt-Rinck, protegge l'operatore nel caso in cui vengano espulse parti metalliche o getti violenti d'olio durante le prove del prototipo.
Misurazioni Mobili
Ove necessario, le misurazioni possono essere seguite anche direttamente in loco sul sistema del cliente poiché, al contrario del banco prova, la tecnologia di misura rilevante è quella mobile. Le compattissime scatole di misura MX840 sono estraibili dal banco prova e perciò il software di misura ed il laptop possono essere facilmente portati dalla IHA al cliente. Questi sono i presupposti ideali per l'uso mobile.
Qualunque sia la posizione di montaggio, il piccolo e maneggevole P8AP ed i trasduttori P3ICP possono essere usati perfino negli spazi più limitati.
I clienti che non dispongono del proprio centro di prova, possono ora approfittare del banco prova della IHA a Dresda (Germania) per esaminare i loro componenti e sistemi. Il banco prova ed il sistema di misura verranno personalizzati individualmente.
Secondo Dierk Peitsmeyer, capo del dipartimento R&D della IHA, i canali di calcolo di facile impiego dell'MX840 hanno dimostrato di essere particolarmente utili. L'esperienza finora acquisita col nuovo banco prova è molto buona. Esso fornisce risultati ripetibili, il software personalizzato della IHA e le specifiche funzioni girano molto stabilmente.
La Decisione per HBM
"Usiamo da oltre 10 anni la tecnologia di misura HBM nei nostri banchi prova nazionali ed internazionali ed avuto con essa sempre la migliore esperienza. Le proprietà tecniche dei prodotti, la loro affidabilità e qualità ci hanno convinto. Noi diamo gran valore all'affidabilità, precisione, alta qualità del segnale, versatilità, comodità ed al potente software di acquisizione dati. Oltre alle speciali caratteristiche del prodotto, per noi sono anche molto importanti la consulenza ed i servizi. Forniamo soluzioni chiavi in mano ed a ciò si adatta perfettamente il completo pacchetto HBM.
Esempio di Banco di Prova: TCPump
Il circuito di prova consente di testare in durata la resistenza alla pressione e alla temperatura di pompe, circolatori, dispositivi di rubinetteria o dispositivi sanitari. Il software consente di seguire, in maniera controllata, il progressivo deterioramento del campione testato. Il banco di test è destinato principalmente ai laboratori di ricerca e sviluppo che desiderano ottimizzare lo sviluppo del prodotto.
Una volta installato il dispositivo, viene alimentato con acqua e subisce dei cicli di variazione di pressione e temperatura. Grazie ai bassi volumi di acqua calda e acqua fredda, il banco di test offre un consumo energetico molto efficiente rispetto alle soluzioni convenzionali sul mercato. I prodotti da testare sono facili da montare sul banco e richiedono un movimento minimo dell’operatore.
Caratteristiche TCPump
| Prestazioni | Valori |
|---|---|
| Pressione di prova | da 0,5 a 30 bar |
| Temperatura EF | da 15 a 35°C |
| Temperatura CE | da 35 a 105°C |
| Alimentazione | 400 V - 32 A (trifase + neutro + terra) |
| Condizione di prova | Massima per unità di raffreddamento da 2000 W (Eurodifroid - Rif.) |
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