Componenti e Funzionamento delle Pompe Idrauliche

La pompa idraulica è un componente essenziale nei sistemi oleodinamici, responsabile della trasformazione dell’energia meccanica in energia idraulica. Questo processo avviene attraverso la creazione di un flusso di fluido in pressione, che permette il funzionamento di macchinari e attuatori nei settori industriale, agricolo e delle costruzioni.

Componenti di una Pompa Centrifuga

Per comprendere appieno le dinamiche di funzionamento, è fondamentale conoscere la composizione di una pompa centrifuga. Iniziamo a vedere da quali parti e componenti è costituita una pompa così da approfondire subito le nostre conoscenze a riguardo.

Cassa-stoppa: È un’apertura cilindrica ricavata nella struttura della pompa centrifuga al cui interno passa l’albero fino ad arrivare alla girante. La funzione primaria della cassa-stoppa è quella di contenere al suo interno un sistema di tenuta (baderna o tenuta meccanica) al fine di contenere o eliminare le perdite del prodotto pompato.
Camicia di raffreddamento: In alcune applicazioni, l’alta temperatura del fluido pompato può compromettere seriamente il buon funzionamento del sistema di tenuta contenuto all’interno della cassa-stoppa. È per questo motivo che molte pompe centrifughe progettate per lavorare con fluidi ad alte temperature, presentano una camicia di raffreddamento intorno alla cassa-stoppa. In alcuni casi all’interno della camicia di raffreddamento viene inserito un fluido caldo, con la funzione di mantenere una temperatura costante all’interno della pompa. Ad esempio, quando vengono pompati fluidi molto viscosi, come asfalto, resine, vernici, cioccolato,… al fine di evitare la solidificazione del prodotto a causa delle basse temperature presenti all’esterno della pompa, viene iniettato un fluido caldo all’interno della camicia di raffreddamento per permettere ad asfalto, vernici, resine ecc.
Camera dei cuscinetti: È una struttura al cui interno vengono inseriti i cuscinetti. Questa camera, teoricamente, contiene al suo interno anche altri componenti che si trovano nella parte di potenza di una pompa centrifuga.
Scudo di chiusura: Lo scudo di chiusura della parte idraulica è un componente realizzato meccanicamente che permette l’assemblaggio tra la sezione idraulica di un pompa centrifuga alla sua sezione di potenza.
Albero: L’albero di una pompa centrifuga è utilizzato per trasmettere energia (potenza) dal motore al fluido attraverso la rotazione della girante.

Cuscinetti e Protezioni

Cuscinetti radiali: I cuscinetti che forniscono un supporto radiale vengono definiti cuscinetti radiali. Questi cuscinetti mantengono l’albero in posizione quando è sottoposto a movimenti dal basso verso l’alto o viceversa.
Cuscinetti assiali reggispinta: I cuscinetti che stabilizzano assialmente l’albero sono chiamati cuscinetti assiali reggispinta. Questi cuscinetti stabilizzano l’albero quando è soggetto a movimenti in avanti e indietro. Generalmente i cuscinetti assiali reggispinta sono collocati vicini al semi-giunto di accoppiamento.
Anelli di tenuta per alberi rotanti: Gli anelli di tenuta per alberi rotanti sono la forma di protezione cuscinetti più utilizzata, in quanto si tratta della più economica. Sono utilizzati fin dagli inizi del 1900 ed utilizzano un labbro, generalmente realizzato in NBR, che lavora sull’albero. Quest’ultimo, in sostanza, ruota all’interno dell’anello di tenuta. Senza questo tipo di protezione i cuscinetti fallirebbero nel giro di pochi minuti.
Tenute a labirinto: Anche le tenute a labirinto sono utilizzate sulle pompe da diversi decenni ma è solo da 10/15 anni che gli operatori di manutenzione hanno iniziato ad usarle con continuità. Queste tenute hanno un prezzo di acquisto più alto rispetto ai classici anelli di tenuta a labbro ma, teoricamente, hanno un’aspettativa di vita infinita. Le tenute a labirinto sono composte da due parti, una rotante ed una statica.

Tipologie di Pompe Idrauliche

Le pompe idrauliche sono disponibili in una vasta gamma di tipologie, ognuna progettata per specifiche esigenze di trasferimento di liquidi. Il funzionamento di una pompa idraulica dipende dal suo tipo. Tuttavia, il principio di base è quello di generare un flusso di liquido attraverso l'uso di energia meccanica.

Pompe a ingranaggi: Sono tra le più diffuse grazie alla loro semplicità costruttiva e affidabilità. Funzionano attraverso l’ingranamento di due ruote dentate che creano un movimento continuo del fluido.
Pompe a palette: Queste pompe utilizzano palette scorrevoli all’interno di un rotore per creare variazioni di volume che spingono il fluido in pressione.
Pompe a pistoni: Sono impiegate in applicazioni che richiedono alte pressioni e precisione. Il fluido viene compresso attraverso il movimento alternato di pistoni, garantendo un’elevata efficienza e prestazioni superiori rispetto ad altre tipologie.

Funzionamento delle Pompe a Pistone

La pompa a pistone fa parte delle tecnologie di alimentazione più potenti e consente di lavorare anche materiali densi e ad alta viscosità. La pompa a pistone è preposta all'alimentazione del materiale dal contenitore alla pistola a spruzzo. A questo proposito viene generata una pressione con la quale il materiale viene erogato ad alta pressione attraverso l’ugello, quindi scomposto, nebulizzato e applicato a spruzzo sulla superficie.

Il principio dell'alimentazione è basato sullo spostamento poiché il pistone spinge il materiale nel tubo dopo che è stato aspirato, ragion per cui la pompa a movimento alternativo può essere ritenuta una pompa volumetrica.

La pompa a pistone è composta da un cilindro dove è alloggiato il pistone stesso. Essa presenta inoltre un ingresso, tramite il quale viene aspirato il materiale nella pompa a movimento alternativo, e un'uscita attraverso la quale il materiale viene spinto nel tubo. L'ingresso e l'uscita sono dotati di valvole atte ad assicurare il movimento del materiale in una sola direzione.

Quando il pistone si allontana dall'ingresso, si crea un vuoto, un'aspirazione. La valvola si apre quindi automaticamente e il materiale viene aspirato nella camera del cilindro. Quando il pistone viene spinto nella direzione opposta della biella, cioè verso l'uscita, la pressione solleva l'elemento di chiusura della valvola di uscita e il materiale alimentato viene pressurizzato nel tubo.

Dato che con le successive corse del pistone viene aspirato sempre più materiale e infine spinto nel tubo, esso viene alimentato alla pistola a pressione crescente anche all'interno del tubo, quindi scomposto e nebulizzato attraverso l'ugello.

Essa alimenta quindi il materiale riformando la pressione impostata sul dispositivo. La pompa si arresta al raggiungimento della pressione necessaria. Spruzzando il materiale la pressione si abbassa di nuovo.

Una pompa a pistone assicura un'elevata aspirazione e un'ottima portata, in particolare per i materiali ad alta viscosità. La pompa stessa è robusta e resistente, due caratteristiche importanti per la lavorazione di materiali ad alto riempimento.

Campo di Applicazione delle Pompe a Pistone

La pompa a pistone presenta un ampio campo di applicazione. Dai materiali liquidi, quali le velature, fino a quelli ad alta viscosità e ad alto riempimento per esterni è praticamente tutto possibile.

Possono essere applicati:

Smalti e velature
Colori a dispersione
Vernici a base di latex
Prodotti ignifughi
Materiali per rivestimenti spessi
Vernici a base di polveri di zinco
Ferro micaceo
Stucchi a spruzzo Airless
Trattamenti anticorrosione
Isolamenti per edifici
Materiali bituminosi e di rivestimento simili
Adesivi per tessuti
Sigillanti
Intonaci (se non riempiti) ed altri.

Le pompe idrauliche trovano impiego in molteplici settori, garantendo il funzionamento di impianti e macchinari: nel settore industriale, sono utilizzate in presse idrauliche, macchine utensili e sistemi di automazione per garantire un flusso costante di energia.

Altre Tipologie di Pompe

Pompa a membrana: Il materiale viene alimentato attraverso una membrana che, movimentata da un pistone ad azionamento idraulico, aspira il materiale tramite un vuoto che viene quindi pressurizzato nel tubo.
Pompa a doppia membrana: Due membrane si muovono simultaneamente aspirando e alimentando il materiale contemporaneamente.
Pompa a vite: La pompa a vite lavora con lo spostamento del materiale attraverso il tubo e lo statore e consente anche di lavorare materiali ad alta viscosità.
Turbina: Essa si affida a una turbina che nebulizza materiali a bassa viscosità tramite una ridotta pressione dell'aria e un elevato volume d'aria.

Pompe Volumetriche

La famiglia delle pompe volumetriche sono impiegate in vari campi dell’industria. Quelle che in genere troviamo nella maggioranza dei circuiti oleodinamici sono divise in due grandi tipologie: pompe rotative e pompe a pistoni alternativi.

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.

Le pompe alternative (o a stantuffo) sono caratterizzate dal moto rettilineo alternato di un organo mobile, lo stantuffo. Questo esercita una pressione sul fluido trasferendovi energia.

Pompe Centrifughe

Le pompe centrifughe sono costituite da una camera a sezione crescente, detta chiocciola o diffusore, collegata al centro con la condotta d’aspirazione e alla periferia con quella di mandata. All’interno della chiocciola gira a grande velocità (da 1500 a 3000 giri/minuto) un organo rotante, chiamato girante o impulsore.

Girante: si tratta di un organo rotante, con forma e profilo diversi, innestato sull’albero del motore da cui riceve l’energia da imprimere al liquido.

Pompe Autoadescanti

Le pompe autoadescanti possono aspirare, durante l’avvio, l’aria presente nella condotta di aspirazione da una sorgente un pozzo, un laghetto o un fossato. Quando l’aria sarà stata eliminata, la pompa inizierà ad aspirare acqua. E’ importante aver prima riempito il corpo pompa con acqua.

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