Connettori Idraulici Rapidi: Funzionamento e Tipologie

I sistemi idraulici come tubi, motori, distributori e pompe utilizzano innumerevoli tipi diversi di raccordi e adattatori con diversi metodi di tenuta e forme di filettatura.

A Padova, punto di riferimento nella realizzazione di tubazioni flessibili oleodinamiche, ha deciso di dedicare questo articolo ad informazioni utili su raccordi e adattatori utilizzati nei sistemi idraulici.

Sebbene il metodo di tenuta possa essere facilmente riconoscibile, la tipologia e la forma del filetto sembrano quasi tutte uguali. Questo rende molto difficile identificare i raccordi quando sono necessarie modifiche o riparazioni.

Tipologie di Raccordi Idraulici

I raccordi idraulici possono essere suddivisi in diverse categorie in base alla loro forma, alle modalità di connessione e al tipo di applicazione.

Raccordi filettati: sono tra i più utilizzati e sono dotati di filettature che si avvitano tra loro o su altri componenti.
Raccordi a compressione: utilizzati in applicazioni che richiedono una connessione molto stretta, questi raccordi funzionano serrando una guarnizione o un anello di tenuta tra due superfici.
Raccordi a innesto rapido: questi raccordi consentono un collegamento e scollegamento rapido senza l’uso di attrezzi, il che li rende ideali per situazioni in cui è necessaria una manutenzione frequente.

Queste categorie di raccordi idraulici sono utilizzate in funzione delle esigenze specifiche dell’applicazione. La loro funzione principale è assicurare una connessione sicura e affidabile, evitando perdite di fluido e mantenendo la pressione interna necessaria per il funzionamento del sistema.

Raccordi Permanenti e Riutilizzabili

I raccordi idraulici permanenti o a pressare sono ampiamente utilizzati perché sono più facili e veloci da collegare rispetto ai raccordi riutilizzabili. Questi raccordi vengono pressati insieme ad un anello metallico, chiamato boccola, al tubo durante il montaggio.

I raccordi recuperabili possono essere collegati al tubo sul campo. Un raccordo riutilizzabile è facilmente identificabile perché si avvita perfettamente a un tubo utilizzando solo una chiave e una morsa.

Identificazione dei Raccordi

Alcune di queste tipologie hanno forme molto simili, che a prima vista possono ingannare. E’ fondamentale capire la svasatura della testa del raccordo e l’eventuale posizione dell’O-ring di tenuta per determinare la tipologia di connessione.

JIC: il raccordo JIC (Joint Industrial Conference) è lo stile di connessione idraulica più comune nelle macchine movimento terra e carrelli elevatori.
ORFS: i raccordi con guarnizione frontale O-ring hanno superfici di tenuta piatte che contengono una guarnizione incorporata, che si accoppia a tubi flangiati o raccordi per tubi flessibili. Le superfici di tenuta piatte riducono il rischio di una coppia eccessiva e la tenuta bloccata previene le perdite.
NPT: le filettature per tubi NPT sono i tradizionali raccordi filettati conici. Sono disponibili in ferro nero e ottone a bassa pressione, acciaio ad alta pressione e acciaio inossidabile.
DIN o Ermeto: questo è lo stile di raccordo idraulico più comune con filettatura metrica. Il codolo dei raccordi Femmina ha un’ogiva metallica che si inserisce nella sede dell’accoppiamento.

Misurazione dei Filetti

Infine, bisogna determinare la misura del filetto e la grandezza dei raccordi. Con il calibro si misura il diametro della filettatura del punto più grande: il diametro esterno delle filettature maschio e diametro interno delle filettature femmina.

Materiali dei Raccordi Idraulici

I raccordi idraulici possono essere realizzati in vari materiali, ciascuno con caratteristiche specifiche che li rendono ideali per applicazioni diverse. L’ottone, invece, è una scelta eccellente per impianti idraulici che utilizzano fluidi meno aggressivi. Infine, i materiali sintetici risultano particolarmente utili nelle applicazioni dove è richiesta leggerezza, come nell’industria aerospaziale e automobilistica.

Attacchi Rapidi Idraulici

Gli attacchi rapidi idraulici sono accoppiamenti ad azione rapida robusti e sicuri, progettati per il funzionamento ad alta pressione con applicazioni idrauliche. Forniscono un sistema veloce e conveniente per collegare e scollegare ripetutamente le tubature di fluidi idraulici.

Gli attacchi rapidi idraulici sono ideali per l'uso con cilindri, pompe e collettori quando è previsto il collegamento e scollegamento frequente. Gli accoppiamenti maschio e femmina si collegano in modo da formare una guarnizione a tenuta stagna, che contribuisce a massimizzare la produttività dell'impianto idraulico e a evitare fuoriuscite di liquido.

Gli attacchi possono essere rapidamente collegati o scollegati senza la necessità di utensili e si autosigillano quando vengono rilasciati.

Utilizzo degli Attacchi Rapidi

Gli attacchi rapidi idraulici sono utilizzati in una vasta gamma di settori, tra cui l'agricoltura, l'edilizia, l'industria del legno, il settore alimentare e dei prodotti chimici. Gli attacchi rapidi sono usati con tubazioni per acqua e refrigerante e sono adatti per l'uso con apparecchiature mobili. Se ne consiglia l'uso per applicazioni ad alta pressione e ad alto numero di cicli.

Tipi di Attacchi Rapidi

Le metà maschio degli attacchi sono note come "ugelli" o "connettori" e gli innesti femmina come "bussole".

Raccordi per Tubi Multistrato

Quando si tratta di installazioni idrotermosanitarie, esistono moltissime possibilità di scelta: si può optare tra moltissimi marchi, ma quello che poi contraddistingue la tecnica dell’impianto è il risultato a livello di operatività e di vantaggi energetici.

I principali punti di forza del multistrato sono la leggerezza, la flessibilità e la resistenza alla corrosione. Il peso contenuto rispetto alle tubazioni metalliche consente un trasporto facile in cantiere, mentre la flessibilità rappresenta un vantaggio importante durante l’installazione, poiché consente di mantenere la modellazione del tubo e ridurre il numero di raccordi necessari.

La vera differenza è la resistenza alla corrosione, che consente l’applicazione del tubo multistrato Aquatechnik nei settori più svariati, anche di tipo industriale, garantendo una durata delle tubazioni più elevata rispetto a quelle in metallo.

La scelta della tubazione più idonea a un impianto va di pari passo alla scelta dei raccordi. Tra i diversi fattori da considerare, bisogna valutare la compatibilità dei materiali con la finalità dell’impianto e le condizioni di temperatura e pressione.

Tipologie di Raccordi per Tubi Multistrato

Per le tubazioni multistrato la giunzione tubo-raccordo non deve presentare criticità e deve raggiungere livelli inconfutabili di sicurezza: per questo è utile conoscere le tipologie di raccordo per tubi multistrato al fine di operare le giuste valutazioni. Nel mercato sono disponibili i raccordi a pressare, a stringere e a passaggio totale.

Raccordi a Pressare

I raccordi a pressare sono una soluzione ad alte prestazioni per la giunzione tra tubi. Fin dalla loro nascita, alla fine degli anni ’50, la loro popolarità è stata fondamentale per il successo di molti progetti. Poiché non è necessario effettuare saldature e utilizzare pertanto calore, è un metodo di giunzione molto pulito e veloce, che avviene per compressione.

Il collegamento si ottiene inserendo il raccordo nel tubo dopo operazione di calibratura dello stesso. Tubi e raccordi vengono uniti per mezzo di macchine pressatrici elettromeccaniche. La pressatura, comprimendo e deformando la bussola, ancora il raccordo sul tubo in modo permanente, realizzando la tenuta meccanica, mentre la guarnizione O-Ring garantisce la tenuta idraulica.

Vantaggi:

Risparmio di tempo e denaro.
Tenuta e resistenza ad urti e impatti violenti.
Flessibilità anche in caso di riparazioni.

Raccordi a Stringere

Inizialmente classificato come una soluzione domestica leggera, oggi la soluzione a stringere viene invece utilizzata in un’ampia gamma di progetti. Questi raccordi hanno dimostrato di fornire connessioni affidabili, ma le normative vigenti non ne consentono l’installazione sotto muratura.

I raccordi a stringere funzionano con tre elementi principali: una parte che afferra saldamente il tubo, uno o più O-ring che creano una tenuta stagna e un meccanismo di bloccaggio che tiene tutto insieme. Come per la raccorderia a pressare, condividono rapidità di installazione senza l’utilizzo di fiamme.

Vantaggi:

Riduzione tempi di installazione.
Ridotta attrezzatura.
Facilmente smontabile.
Perfetti per lavorazioni in spazi ristretti.

Raccordi a Passaggio Totale

Nelle raccorderie tradizionali per tubi multistrato (a pressare, a stringere), la parte che si innesta nei tubi presenta restringimenti che influiscono in modo rilevante sulle portate di fluido con conseguenti perdite di carico. Questo favorisce la formazione di depositi con importanti effetti sulle condizioni di funzionamento dell’impianto.

La conseguenza diretta è il maggior regime necessario alla pompa per funzionare e, quindi, l’incremento del consumo energetico. Il raccordo viene ancorato al tubo attraverso una calotta dotata di un sistema antisvitamento per garantire il fissaggio. Il recupero del raccordo è comunque semplice e veloce.

Un ulteriore vantaggio risiede nella riduzione dei tempi di lavorazione. A differenza dei metodi tradizionali, il sistema safety non richiede la svasatura del tubo.

Innesti Rapidi: Cosa Sono e Come Funzionano

Gli innesti rapidi sono dispositivi di connessione che vengono utilizzati per unire rapidamente due tubi o due componenti di un sistema idraulico o di altro tipo. Sono progettati per essere facili da usare e per consentire di effettuare il collegamento senza l’ausilio di attrezzi.

Fattori da considerare nella scelta di un innesto rapido:

Tipo di fluido: l’innesto rapido deve essere adeguato al tipo di fluido con cui entra in contatto.
Temperatura: alcuni innesti rapidi sono progettati per funzionare a temperature elevate, mentre altri sono più adatti per temperature basse.
Costo: il costo può essere un fattore importante nella scelta di un innesto rapido.

Montaggio dei Raccordi Idraulici: Una Guida Dettagliata

Il montaggio dei raccordi idraulici è un processo essenziale per garantire il corretto funzionamento e la sicurezza dei sistemi idraulici. Una corretta installazione non solo assicura la tenuta del fluido e la resistenza alla pressione, ma previene anche eventuali perdite che potrebbero compromettere l’efficienza e la sicurezza del sistema.

Preparazione e Selezione dei Componenti

La prima fase per montare correttamente i raccordi idraulici riguarda la preparazione e la selezione dei componenti più adatti. Per iniziare, è fondamentale identificare il tipo di raccordo necessario per l’applicazione specifica. Prima di procedere con l’installazione, è consigliabile verificare la compatibilità tra il raccordo e il tipo di tubo idraulico scelto.

Alcuni materiali possono reagire chimicamente con il fluido utilizzato, causando corrosione nel tempo. Inoltre, la dimensione del raccordo deve essere scelta in base alla pressione e al flusso richiesti dal sistema.

Pulizia e Assemblaggio

Una volta selezionati i raccordi, la pulizia delle superfici di contatto è un passaggio fondamentale per garantire la tenuta. Ogni parte che verrà assemblata deve essere pulita accuratamente per rimuovere impurità, polveri o residui che potrebbero compromettere la qualità dell’installazione.

Per l’assemblaggio, si consiglia di utilizzare strumenti appropriati, come chiavi dinamometriche, che permettono di applicare la coppia di serraggio corretta, evitando sia un serraggio insufficiente che uno eccessivo. Durante il montaggio, si consiglia di utilizzare del lubrificante specifico per raccordi idraulici sulle filettature o sugli o-ring, ove necessario, per facilitare l’assemblaggio e ridurre l’usura nel tempo.

Verifica della Tenuta e Stabilità

Dopo aver montato i raccordi idraulici, è essenziale eseguire una verifica della tenuta e della corretta installazione. Una volta completato il sistema, è utile applicare una pressione di prova che sia superiore alla pressione di esercizio per assicurarsi che non ci siano perdite.

Alcuni sistemi possono richiedere un controllo visivo attraverso l’uso di fluidi colorati, mentre altri utilizzano sensori per monitorare eventuali perdite. Un controllo di questo tipo assicura che il sistema sia completamente operativo e sicuro prima di metterlo in funzione.

Un’ulteriore verifica da considerare riguarda la stabilità dei raccordi durante il funzionamento. In ambienti soggetti a vibrazioni, come nei macchinari industriali, può essere utile controllare periodicamente il serraggio e la condizione dei raccordi per evitare perdite o cedimenti.

Accessori e Tubi Flessibili: Componenti Chiave nei Sistemi Oleodinamici

L’aggettivo “accessori” serve più per distinguerli che per classificarli, visto che la loro funzione è determinante per valorizzare al meglio i pregi della trasmissione di potenza oleodinamica. Stante l’infinita varietà di tipi, dimensioni, materiali esecuzioni, impieghi etc. la trattazione dovrà forzatamente essere per famiglie.

Un’importante caratteristica dei sistemi oleodinamici è costituita dalla relativamente grande facilità nel variare con ripetitività le posizioni relative tra i componenti o tra intere parti del circuito durante il lavoro (impiego dinamico). Ciò è reso possibile dalla famiglia dei tubi flessibili.

Esiste anche un impiego statico dei tubi flessibili, che semplifica di molto installazioni, specie se a carattere provvisorio, in cui pompe ed attuatori siano fermi tra loro ma distanti e con ostacoli o dislivelli che renderebbero complicato e costoso l’uso dei tubi rigidi.

A differenza dei cavi elettrici, però, l’energia trasmessa è energia di pressione. Questo comporta che i “conduttori” siano sollecitati meccanicamente non solo per quanto riguarda le deformazioni, ma anche da notevolissime forze interne. Inoltre gli spostamenti sistematici durante il lavoro inducono un classico stato di sollecitazione a fatica e la gravosità di certi ambienti di lavoro può danneggiare fisicamente la superficie esterna, producendo potenziali inneschi a rottura.

Va ricordato che i tubi flessibili hanno la possibilità di dilatarsi elasticamente e di funzionare (entro limiti molto ristretti, ovviamente) come elemento smorzatore di vibrazioni. Infine ricordiamo che l’unica sollecitazione esterna ammissibile per i tubi flessibili (come dice il loro nome…), è la flessione.

Struttura e Materiali dei Tubi Flessibili

Strutturalmente i tubi flessibili sono costituiti da uno più strati concentrici in elastomero (gomme o altri elastomeri) alternati a strati di tessuti in fibre naturali, sintetiche o a strati di trecce metalliche. Le trecce possono essere a più strati e sono sempre disposte ad eliche alternate dello stesso passo per coniugare resistenza e flessibilità L’esterno può essere in elastomero come in treccia metallica a scopo protettivo e di sicurezza. L’interno, la parte a contatto col fluido idraulico, è sempre in elastomero.

Considerazioni sui materiali:

ELASTOMERO: da verificare la compatibilità Natura del fluido operante con l’elastomero con cui è a contatto.
TRECCIATURA: la scelta è in funzione delle esigenze di flessibilità, del numero di deformazioni per unità di tempo, dalla pressione del fluido.

Raccordi Terminali: Collegamento Affidabile e Sicuro

Al raccordo terminale è demandato il collegamento tra il tubo flessibile e le parti del sistema idraulico a cui deve essere connesso con facilità ed affidabilità. Il flessibile viene graffato tra il collare esterno deformabile plasticamente e un porta gomma interno opportunamente corrugato.

Se la deformazione plastica è eccessiva il flessibile subisce però un principio di tranciatura (appare inizialmente come un rigonfiamento) che causerà la rottura del flessibile presso l’innesto sul raccordo, punto dove peraltro si verifica la maggioranza delle rotture.

La graffatura fornisce prestazioni ottimali in caso di sollecitazioni pesanti, vibrazioni, colpi d’ariete etc. Il vantaggio dei raccordi recuperabili sta nel non necessitare di attrezzature particolari per il fissaggio del flessibile. Il raccordo recuperabile filettato ottiene l’effetto di serraggio del tubo flessibile azionando una ghiera di bloccaggio. Il raccordo a gusci (è detto anche a conchiglia) ha invece prestazioni identiche a quello graffato, essendo di fatto una morsa serrata con bulloni.

Raccorderia Normale e Speciale

La raccorderia normale svolge le tipiche funzioni di collegamento tra tubi o di parti del sistema idraulico mediante i tubi stessi. La raccorderia speciale (complessa e varia) svolge sempre compiti di connessione ma decisamente più sofisticati.

Un giunto girevole permette azionamenti di componenti idraulici su elementi rotanti. Il principio costruttivo ha molti punti in comune con le tenute meccaniche e consente rotazioni relative continue o alternate anche veloci e con possibilità di trasmettere elevata energia di pressione agli attuatori finali. Per i manutentori si tratta di componenti strategici, delicati (e molto costosi) che devono essere controllati sistematicamente.

L’uso di innesti rapidi permette ad esempio di sostituire rapidamente utensili oleodinamici su una stessa centralina di tipo mobile.

Guarnizioni: Tenuta e Manutenzione

La tenuta degli accoppiamenti (statici e dinamici) è in tutti i casi affidata alla deformabilità ed all’elasticità dei materiali costituenti le guarnizioni stesse. I problemi manutentivi derivano dall’usura e/o dall’incompatibilità tra elastomero e fluido impiegato.

Ricordiamo ancora che i fluidi idraulici sono incomprimibili e che quindi anche una piccola perdita compromette la pressione di esercizio. Per contrastare l’usura è fondamentale il grado di lavorazione delle superfici in moto relativo e l’impiego di soluzioni costruttive capaci di compensare l’usura stessa (entro certi limiti).

L’anello MIM con la molla interna è il più noto dei sistemi. Il fenomeno più dannoso prodotto dall’incompatibilità tra elastomero e fluido impiegato è la contrazione del materiale di tenuta. Anche fluidi di uguale origine (es. sintetici /petroliferi) hanno comportamenti molto diversi rispetto agli elastomeri in funzione dei contenuti di famiglie di idrocarburi presenti nella loro composizione (es. prevalenza paraffinica piuttosto che aromatica).

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