Pompa Idraulica ad Ingranaggi: Funzionamento e Manutenzione
Nel panorama industriale contemporaneo, le pompe oleodinamiche rivestono un ruolo cruciale, fungendo da pilastri per molte operazioni meccaniche e sistemi complessi. Questi dispositivi, capaci di trasformare con efficienza l'energia meccanica in energia idraulica, sono spesso la spina dorsale di macchinari pesanti, impianti di produzione e applicazioni che richiedono movimenti precisi e potenti. Grazie alla loro affidabilità e resistenza, permettono di svolgere compiti che sarebbero altrimenti impensabili, come il sollevamento di pesanti carichi, la pressurizzazione di fluidi o la precisione nel controllo del flusso. La loro presenza è quasi onnipresente in settori come l'edilizia, l'agricoltura, l'automazione industriale e molte altre aree.
Principi Fondamentali del Funzionamento
Le pompe oleodinamiche sono dispositivi meccanici progettati per muovere fluidi mediante la creazione di un flusso. Utilizzando un principio di aspirazione e compressione, le pompe aspirano il fluido da un punto e lo spingono, sotto pressione, verso un altro punto, garantendo così il movimento e la distribuzione del fluido in sistemi più ampi.
Il cuore di una pompa oleodinamica è il suo meccanismo di azionamento, che converte l'energia meccanica, fornita solitamente da un motore, in energia idraulica. Questo viene fatto attraverso un processo in cui il movimento meccanico genera un cambiamento di volume all'interno della pompa, creando una differenza di pressione. Questa differenza di pressione è ciò che spinge il fluido a muoversi, trasferendo quindi energia attraverso il sistema. La capacità di regolare e controllare questa energia idraulica permette alle pompe di svolgere compiti specifici e su misura, a seconda delle esigenze dell'applicazione in questione.
Tipologie di Pompe Oleodinamiche
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.
Pompe Oleodinamiche ad Ingranaggi
Le pompe oleodinamiche ad ingranaggi sono tra le più comuni e affidabili nel settore industriale. Questi dispositivi sfruttano la semplicità e l'efficienza del movimento degli ingranaggi per generare flusso e pressione. Ne esistono diverse varianti, ma tutte condividono il principio di base del movimento interagente degli ingranaggi per spostare il fluido.
Sono composte principalmente da due ingranaggi interagenti alloggiati all'interno di una cassa. Quando questi ingranaggi ruotano, creano una regione di bassa pressione che aspira il fluido e una regione di alta pressione che lo espelle. L'interazione tra questi ingranaggi determina la portata e la pressione del fluido che viene spostato attraverso la pompa.
A causa della loro robustezza e semplicità, le pompe ad ingranaggi trovano applicazione in una vasta gamma di settori. Sono frequentemente usate in sistemi di trasmissione automobilistica, macchinari agricoli, e in molte altre applicazioni industriali dove è richiesta una pressione costante e un flusso continuo. Grazie alla loro affidabilità e facilità di manutenzione, rimangono una scelta popolare per molte esigenze oleodinamiche.
Uno dei principali vantaggi delle pompe oleodinamiche ad ingranaggi è la loro robustezza. Essendo composte da poche parti mobili, tendono ad avere una lunga durata e richiedono una manutenzione minima. Tuttavia, mentre sono ideali per applicazioni che richiedono una pressione e un flusso stabili, potrebbero non essere la scelta migliore per applicazioni che necessitano di variabilità nella portata o nella pressione. La loro semplicità, pur essendo un vantaggio in termini di manutenzione, può limitare la loro flessibilità in alcune applicazioni avanzate.
La pompa ad ingranaggi esterni 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.
Le pompe ad ingranaggi, per esempio, sono ideali per i sistemi di lubrificazione, le attrezzature per l’edilizia e le macchine agricole in quanto prevedono una bassa o media pressione.
Le pompe ad ingranaggi esterni sono formate da due ingranaggi posti all’interno di una carcassa e che ruotano in senso opposto. Il fluido viene trasportato tra i denti degli ingranaggi e la carcassa.
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.
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.
Funzionamento della pompa ad ingranaggi esterni
In questo articolo prenderemo in considerazione le più comuni pompe rotative ad ingranaggi esterni.
La ruota dentata primaria (2) ruota nel senso indicato dalla freccia (vedi figura 2), trascinando la ruota dentata secondaria (3), 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 E. Il fluido riempie i vani dei denti e, percorrendo la parte esterna, viene spinto verso l’uscita P, la cosiddetta mandata: per un buon rendimento volumetrico occorre tenere sotto controllo il gioco di accoppiamento laterale (rasamento sui fianchi) tra ingranaggi (5) e gli organi di tenuta, le ralle (6). Inoltre questo tipo di pompe sono dotate di cuscinetti di sostentamento e bilanciamento idrostatico funzionanti tramite i dischi (7), i quali, spinti dalla pressione del sistema, premono sui fianchi degli ingranaggi.
Pompe Oleodinamiche a Pistoni
Le pompe oleodinamiche a pistoni rappresentano una delle soluzioni più avanzate e versatili nel panorama delle pompe idrauliche. Caratterizzate da un’elevata efficienza e capacità di gestire alti livelli di pressione, queste pompe sono spesso la scelta preferita per applicazioni che richiedono precisione e flessibilità.
A differenza delle pompe ad ingranaggi, le pompe a pistoni operano mediante l'utilizzo di una serie di pistoni reciprocanti all'interno di cilindri. Questi pistoni si muovono avanti e indietro, aspirando e spingendo il fluido in un ciclo continuo. La quantità di fluido spostata e la pressione generata possono essere modificate variando la corsa del pistone e il numero di cicli per minuto.
Le pompe a pistoni sono rinomate per la loro capacità di operare a pressioni molto elevate, rendendole ideali per applicazioni industriali pesanti. Inoltre, la loro costruzione permette una regolazione precisa del flusso e della pressione, offrendo una versatilità ineguagliabile. Tuttavia, la loro complessità può tradursi in costi iniziali più alti e in una necessità di manutenzione più accurata rispetto ad altre tipologie di pompe. Nonostante ciò, per molte applicazioni, i benefici superano ampiamente le potenziali limitazioni.
Data la loro precisione e potenza, le pompe oleodinamiche a pistoni trovano impiego in una vasta gamma di settori. Sono spesso utilizzate in macchinari per la lavorazione dei metalli, impianti di produzione ad alta pressione, e in qualsiasi contesto in cui sia necessario un controllo preciso del flusso e della pressione. La loro capacità di gestire flussi variabili le rende anche ideali per applicazioni in cui la domanda di fluido può cambiare rapidamente.
Con la loro combinazione di potenza, precisione e flessibilità, le pompe oleodinamiche a pistoni continuano a definire standard elevati nel campo dell'oleodinamica, rendendosi essenziali per molte operazioni industriali avanzate.
Le pompe a pistoni vengono utilizzate nelle presse idrauliche, nei sistemi di sollevamento, nei macchinari per la lavorazione dei metalli, per le macchine per il movimento terra e in generale per le applicazioni industriali pesanti in quanto sono in grado di generare pressioni elevate e flussi variabili.
Tra le pompe oleodinamiche quelle a pistoni sono considerate le più versatili in quanto dotate di maggiore sofisticatezza. Rappresentano la soluzione migliore in termini di pressione e rendimento e ne esistono diverse tipologie: le pompe a pistoni assiali e quelle a pistoni radiali. A loro volta le pompe a pistoni assiali si dividono in: con piattello inclinato, con corpo inclinato e a cilindrata variabile. Mentre le pompe a pistoni radiali in: a camme e a eccentrico.
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 - anche se maggiore - presenta una pulsazione di portata superiore. 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.
Pompe Oleodinamiche a Mano
Le pompe oleodinamiche a mano, come suggerisce il nome, sono dispositivi azionati manualmente, ideali per applicazioni che non richiedono fonti di energia meccanica o elettrica. Queste pompe, pur essendo meno potenti rispetto alle loro controparti meccaniche, offrono una soluzione pratica e portatile per molte situazioni.
Una pompa oleodinamica a mano tipicamente consiste in un corpo di pompa, una leva o una manovella e un sistema di valvole che permette al fluido di essere aspirato e poi spinto attraverso il sistema quando la leva viene azionata. Questo tipo di pompa è particolarmente utile in situazioni in cui l'accesso all'energia elettrica o meccanica è limitato, come in cantiere o in ambienti remoti. Anche nei contesti di emergenza o di riparazione temporanea, la sua presenza può fare la differenza.
Il principale vantaggio delle pompe oleodinamiche a mano è la loro indipendenza da fonti di energia esterne. La loro portabilità le rende estremamente versatili e adatte a una varietà di situazioni. Inoltre, la loro semplicità costruttiva le rende relativamente facili da mantenere e riparare. Tuttavia, il lato negativo è che richiedono uno sforzo fisico per operare e non sono adatte per applicazioni che richiedono flussi continui o elevati livelli di pressione per lunghi periodi.
Manutenzione della Pompa Idraulica
Come si sottolineato all’inizio di questo articolo, la pompa costituisce il cuore di ogni impianto oleodinamico, per cui è fondamentale conoscerne le modalità di guasto, le possibili cause ed i rimedi più efficaci.
Agrigarden consiglia di eseguire regolarmente la manutenzione della pompa idraulica per assicurare che funzioni correttamente. La prima cosa da fare è controllare i livelli di olio. Se i livelli dell’olio sono troppo bassi, è necessario aggiungere olio alla pompa. Se i livelli di olio sono troppo alti, è necessario rimuovere l'olio in eccesso. Inoltre, è importante controllare i filtri e le guarnizioni della pompa. Se i filtri sono sporchi o usurati, è necessario sostituirli.
Vi ricordiamo che è importante verificare che il motore sia in buone condizioni e che non ci siano perdite o fughe.
La manutenzione periodica è di grande aiuto per ridurre il tasso di guasto dell'impianto di perforazione a rotazione.
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%.
La pompa idraulica è la fonte di energia del sistema idraulico delimpianto di perforazione rotativaed è anche un componente soggetto a guasti. Una volta che la pompa idraulica si guasta, ciò influenzerà immediatamente il normale funzionamento dell'impianto di perforazione.
Operazioni di manutenzione ordinaria
Prendersi cura di un'elettropompa è essenziale per farla durare a lungo e garantirne un'elevata efficienza. La prima operazione da eseguire è quella di accedere all'interno della pompa idraulica. Per raggiungere questo risultato bisognerà sbloccare con chiave le viti tra culatta e corpo. Per velocizzare questa operazione e svitare la culatta più facilmente bisognerà alternare lo sbloccaggio tra le viti opposte tra loro.
Bisognerà ora rimuovere la girante e per farlo occorrerà utilizzare l'apposito estrattore. Si tratta di uno strumento appositamente indicato per questo scopo e indispensabile quando occorre fare una buona manutenzione di pompe destinate al sollevamento delle acque.
E' arrivato il momento di sbloccare con l'apposita chiave le viti poste tra corpo e flangia del motore. Anche in questo caso, per svitare più velocemente, sarà utile alternare lo sbloccaggio fra viti poste sui lati opposti.
Infilare la controfaccia della tenuta nell'apposito tampone, stando attenti a lasciare l'OR, verso l'esterno. Mettere dell'olio di glicerina sull'OR della controfaccia, in modo tale da lubrificarlo. Spingere con il tampone la controfaccia, direzionandola nella sua sede.
Inserire una vite in un qualunque foro della flangia motore. Infilare quindi il corpo pompa sull'albero del motore. Questo passaggio merita le dovute attenzioni, considerato che bisognerà evitare che l'albero del motore possa toccare la controfaccia della tenuta e inficiare l'operazione. Avvitare a mano la vite posizionata in precedenza e quindi proseguire con tutte le restanti viti.
Occorrerà ora lubrificare anche il labbro della parte rotante e l'estremità dell'albero. Inserire la parte rotante dell'albero con le mani, per poi proseguire questa operazione con un tampone cavo, fino a battuta con la controfaccia. Far entrare a mano la linguetta nel suo comparto, attraverso la scanalatura del tampone.
Ricollocare la girante sull'albero, spingendola con la mano. Colpire il mozzo della girante con un martello dotato di rivestimento in gomma morbida, in modo tale da farlo aderire per bene. Colpire, mediante tampone cavo, il mozzo della girante affinchè affinchè sia ben saldo anche lui all'interno.
Inserire l'OR nella scanalatura presente sulla parte più interna della culatta. Far aderire quindi la culatta al resto della pompa. Riavvitare le sei viti a mano, alternando sempre una di sopra con una di sotto.
Cause di guasto
1. La maggior parte dei guasti più comuni della pompa a ingranaggi sono causati dall'usura della coppia di attrito interna. La sua normale usura aumenta il gioco radiale e il gioco assiale e aumenta la perdita interna della pompa a ingranaggi. Nei casi più gravi, il foro interno del corpo pompa o le due piastre laterali non possono essere riparati.
2. A differenza della pompa a ingranaggi, la pompa a palette presenta un'usura normale molto ridotta e la durata delle parti è lunga. La causa principale del guasto della pompa a palette è la contaminazione dell'olio. Questo perché la coppia cinematica della pompa a palette è più precisa. Quando gli agenti contaminanti entrano nella coppia di attrito, è facile causare inceppamenti o usure anomale. Inoltre, le prestazioni autoadescanti della pompa a palette non sono buone come quelle della pompa a ingranaggi, in particolare della pompa a palette di piccola cilindrata.
3. I punti deboli della pompa a pistoni radiali in termini di struttura e prestazioni di movimento sono l'elevata forza radiale, la scarsa capacità di autoadescamento e l'elevata precisione di adattamento tra il pistone e il foro del pistone; la pompa a pistoni assiali ha requisiti elevati per la precisione della lavorazione dei pezzi.
Precauzioni
- Quando si utilizza la pompa idraulica per la prima volta, prestare attenzione se la pompa presenta un rumore anomalo.
- Prestare attenzione alle tubazioni del dispositivo idraulico.
Consigli per la Scelta e l'Utilizzo
Selezionare e utilizzare una pompa oleodinamica in modo adeguato può fare la differenza tra un sistema efficiente e uno che presenta frequenti problemi o inefficienze. Sia che si tratti di un'applicazione industriale o di un uso più specifico, la chiave è comprendere le proprie esigenze e assicurarsi che la pompa scelta sia all'altezza del compito.
Prima di acquistare o scegliere una pompa oleodinamica, è essenziale avere una chiara comprensione delle proprie esigenze. Questo include la portata desiderata, la pressione necessaria e la natura del fluido che verrà pompato. Anche fattori come la frequenza di utilizzo e la necessità di mobilità possono influenzare la decisione.
Tutte le pompe richiedono una certa forma di manutenzione per garantire prestazioni ottimali nel tempo. Alcuni modelli, come le pompe a pistoni, potrebbero necessitare di controlli più frequenti a causa della loro complessità. Prima di fare una scelta, è bene informarsi sulla frequenza di manutenzione raccomandata e sui potenziali costi associati.
Oltre alle considerazioni di manutenzione, è vitale pensare anche alla sicurezza. Parlare di pompe oleodinamiche significa concentrare l’attenzione su uno degli elementi più importanti di un sistema idraulico. Si tratta, infatti, del componente fondamentale per trasformare l’energia meccanica in energia idraulica.
Anche se le pompe a mano sono generalmente sicure da usare, è essenziale adottare alcune precauzioni. Prima di tutto, è importante garantire che le valvole e le guarnizioni siano in buone condizioni per evitare perdite o spruzzi di fluido. Inoltre, durante l'uso, è fondamentale evitare di sovraccaricare la pompa, poiché ciò potrebbe danneggiare il dispositivo o causare infortuni all'operatore.
La scelta della pompa oleodinamica più adatta deve, ovviamente, tenere conto delle proprie esigenze. è quindi necessaria un’attenta valutazione di molteplici fattori, non solo tecnici ma anche economici.
È opportuno precisare subito che una pompa volumetrica, di qualunque tipo essa sia, eroga semplicemente una portata che può essere considerata circa costante, mentre il livello di pressione alla mandata non dipende dalla pompa ma soltanto dal circuito a valle della stessa.
Altri fattori da considerare
- Cilindrata: 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 hanno una serie di perdite che vanno ad incrementare l’area del ciclo e quindi la potenza interna richiesta dalla macchina.
- Inoltre, 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, che appare nella espressione precedente, è definito come il rapporto tra la potenza idraulica conferita al fluido dalla pompa e la potenza meccanica assorbita attraverso l’albero motore ed è esprimibile come prodotto dei rendimenti volumetrico, idraulico e meccanico prima introdotti.
Ulteriori suggerimenti
- Il collegamento della pompa al motore deve essere realizzato attraverso un giunto (elastico, a manicotto, oldham) che, durante la rotazione, non trasferisca alcuna forza radiale e/o assiale all’albero della pompa stessa. In questo caso sarebbe inevitabile un rapidissimo decadimento delle prestazioni a causa di rapide usure delle parti interne in movimento.
- l’albero della pompa e quello del motore e, nel caso di giunti a manicotto od oldham, anche di avere sufficiente movimento assiale (tale comunque da garantire sempre un corretto e sufficiente ricoprimento dell’albero conduttore della pompa).
Pompa idraulica manuale o per trattore
La pompa idraulica, sia manuale che per trattore, è un dispositivo meccanico utilizzato per convertire l'energia meccanica in energia idraulica. Le pompe idrauliche per trattore, al contrario, sono montate su un trattore e azionate da un motore alimentato a combustibile. Entrambi i tipi di pompe idrauliche sono progettati per trasferire l'olio attraverso i tubi in modo da generare pressione e spingere una forza esercitata su un dispositivo.
Le pompe idrauliche manuali sono più adatte per applicazioni che richiedono una pressione moderata, come il sollevamento di oggetti pesanti o la movimentazione di liquidi. Le pompe idrauliche per trattore, d'altra parte, sono più adatte per applicazioni che richiedono una maggiore pressione, come la movimentazione di materiali pesanti o di macchinari pesanti.
La pompa idraulica a seconda che essa sia manuale o per trattore è un dispositivo necessario per agevolare al meglio il lavoro di pompaggio utile nel settore agricolo. È importante utilizzare questi strumenti con cautela per evitare danni a noi stessi e alle cose che ci circondano.
Uno dei principali vantaggi dell'utilizzo delle pompe idrauliche è che consentono di eseguire lavori che richiedono una maggiore pressione, come la movimentazione di materiali pesanti o di macchinari pesanti. Le pompe manuali sono anche più economiche rispetto a quelle alimentate a combustibile, e possono essere utilizzate in una varietà di applicazioni per lavori meno pesanti.
Inoltre, le pompe idrauliche manuali e alimentate a combustibile sono più affidabili rispetto ai dispositivi idraulici tradizionali, poiché utilizzano una tecnologia più avanzata. Inoltre, sono più facili da installare e richiedono una minore manutenzione rispetto ai dispositivi idraulici tradizionali. Infine, le pompe idrauliche manuali e alimentate a combustibile sono più sicure da utilizzare rispetto ai dispositivi idraulici tradizionali.
Quando si sceglie una pompa idraulica, è importante considerare tutta una serie di fattori, tra cui: la pressione richiesta dall'applicazione, la portata, la temperatura dell'olio e la potenza del motore. È anche importante considerare i requisiti di manutenzione della pompa, in modo da garantire che sia adeguatamente curata e mantenuta. È inoltre necessario considerare la durata della vita utile della pompa, in modo da poter prevedere eventuali problemi in futuro.