Pompa Olio Idraulica: Funzionamento e Manutenzione

L’oleodinamica è una tecnica che utilizza i fluidi per generare pressione e convertirla in energia meccanica. I cilindri e le pompe idrauliche consentono di sollevare carichi pesanti con il minimo sforzo. Questi vengono inoltre utilizzati anche nelle frizioni o nei sistemi frenanti dei veicoli commerciali.

La parola oleodinamica è composta da due parole greche: “élaion”, riferito a sostanze dotate di untuosità, e “dynamikós” riferito alla forza e al movimento. Da ciò si può dedurre in cosa consiste un sistema oleodinamico: un fluido viscoso viene immesso in un sistema chiuso dove successivamente viene creata o aumentata una certa pressione per azione meccanica o statica. In entrambi i processi, la pressione che si crea viene trasmessa attraverso tubi o sistemi di tubature fino a innescare la reazione (meccanica) desiderata in un punto specifico.

Principi di Funzionamento dell'Oleodinamica

I sistemi oleodinamici possono movimentare grandi carichi con una forza facile da gestire. In tale processo sono coinvolti diversi componenti all’interno del circuito oleodinamico. La seguente panoramica passo dopo passo spiega in maniera semplice come funziona l’oleodinamica:

Aumento della pressione: La pompa idraulica viene azionata manualmente (ad esempio azionando una leva o un pedale) o tramite un motore. Il movimento del pistone riduce lo spazio per l’olio idraulico, e la pressione continua a salire.
Distribuzione del volume o del flusso: Il fluido in pressione è chiamato anche volume o flusso, che viene distribuito attraverso i tubi idraulici del sistema. Nei sistemi oleodinamici complessi è possibile utilizzare delle valvole per controllare la direzione del flusso volumetrico.
Conversione in energia meccanica: Una volta che il fluido si è diffuso attraverso i tubi e ha accumulato una pressione sufficiente, attiva un secondo cilindro o motore idraulico (cilindro idraulico doppio effetto) che è responsabile del processo corrispondente (ad esempio, il sollevamento di una piattaforma o l’attivazione del freno).
Ritorno del fluido idraulico: Infine, per abbassare nuovamente la pressione nel caso di sistemi manuali a molla (in un sistema frenante, ad esempio), è sufficiente riposizionare la leva nella sua collocazione iniziale. Sulle macchine edili più grandi o su elevatori idraulici potenti è presente di solito un secondo interruttore che abbassa il pistone e, se necessario, apre una valvola di ritorno in modo che il fluido idraulico venga nuovamente distribuito in maniera uniforme all’interno del sistema.

Nota bene: Il funzionamento della centralina oleodinamica è essenziale per gestire la distribuzione del fluido e il controllo delle valvole, inclusa la valvola di massima pressione.

Vantaggi dell'Oleodinamica

Anche se le modalità di funzionamento sono molto simili, l’oleodinamica presenta alcuni vantaggi rispetto alla pneumatica. I sistemi e gli azionamenti oleodinamici sono estremamente potenti.

Elevata trasmissione di potenza.
Ingombro relativamente ridotto.
Buona adattabilità alle contingenti condizioni di spazio grazie a tubi e collegamenti flessibili.
Idoneità anche per macchine di precisione grazie a sequenze di movimento lente e regolabili separatamente.
Lunga durata e bassa usura (se mantenuti e utilizzati seguendo le istruzioni).
L’olio idraulico previene l’attrito e allo stesso tempo svolge una funzione refrigerante, aumentando così la durata del sistema.

Aree di Applicazione dell'Oleodinamica

In virtù del loro semplice funzionamento, gli impianti oleodinamici vengono utilizzati in un’ampia gamma di aree di lavoro. Quali sono i settori che impiegano l’oleodinamica?

Macchine agricole e da costruzione: accessori per escavatori, gru, trattori e benne ad alto ribaltamento.
Officina meccanica: piattaforme di sollevamento, utensili, sollevatori idraulici.
Ingegneria automobilistica: frizione, freni, servosterzo, telaio.
Ingegneria logistica: carrelli elevatori, transpallet manuali.
Impianti di sollevamento.
Produzione: presse idrauliche, banchi prova, nastri trasportatori.

Pompe Oleodinamiche: Componenti e Funzionamento

Pompe oleodinamiche: componente idraulico impiegato per trasmettere energia al liquido pompato, trasformando l’energia meccanica ricevuta in energia idraulica, quindi in energia di posizione, velocità e pressione. Per farlo, è bene innanzitutto conoscere le più frequenti modalità di guasto, le possibili cause e anche i rimedi più efficaci. A qualcuno potrà ancora suonare strano, ma per comprendere a fondo le nostre pompe oleodinamiche è bene considerare, come prima cosa, la qualità dell’olio che le alimenta come pure dei filtri che tale olio puliscono.

Il perché è facilmente intuibile: come il sangue scorre nelle vene e nei condotti tutti del corpo umano, così l’olio idraulico alimenta e lubrifica ogni ingranaggio, pompa, cuscinetto o altro componente di un sistema oleodinamico. Le 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.

Tipi di Pompe Volumetriche

Tutte le pompe che qui di seguito verranno presentate, hanno una caratteristica in comune, ossia sono tutte pompe volumetriche.

Pompe rotative (ad ingranaggi esterni, ad ingranaggi interni, a palette, a vite).
Pompe a pistoni (pompe a pistoni radiali, pompe a pistoni assiali).

Pompe Rotative ad Ingranaggi Esterni

In questo articolo prenderemo in considerazione le più comuni pompe rotative ad ingranaggi esterni. 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.

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.

Manutenzione delle Pompe Idrauliche

Prendersi cura di un'elettropompa è essenziale per farla durare a lungo e garantirne un'elevata efficienza. 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.

Passaggi per la Manutenzione

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.

Consigli per la Manutenzione

Il motore è una delle componenti essenziali di ciascun impianto oleodinamico.
Cambiare o pulire necessariamente o come indicato sui filtri forniti con indicatore visivo. Deve essere pulito dopo 10 ore di funzionamento inizialmente e successivamente ogni 100 ore.
Mantenere sempre il livello dell’olio.
L’olio deve essere controllato dopo le prime 100 ore e va verificato che la classe d’olio soddisfi i requisiti della pompa utilizzata.
La pulizia o sostituzione dei filtri dell'impianto viene effettuata per evitare la grippatura della pompa.
Durante lo smontaggio dei filtri viene valutata la necessità della loro sostituzione oppure la semplice pulizia.
Mantenere in circolo all'interno dell'impianto olio sporco, che contiene detriti o microparticelle, mette a rischio tutti i compenenti dell'impianto oltre a ridurne la pressione di utilizzo.
Utilizzare contenitori, tubi e impianti puliti durante il riempimento del serbatoio.

Controllo della Temperatura dell'Olio

L’olio bollente nell’impianto idraulico delle vostre apparecchiature è una delle cause principali di scarso funzionamento, guasto dei componenti e tempi di fermo macchina. L’olio del sistema idraulico è stato progettato per funzionare entro un preciso intervallo di temperatura. Si può far funzionare a temperature più elevate per brevi periodi di tempo, ad intermittenza, senza effetti negativi. “Olio bollente” è un termine relativo. Nella maggior parte dei casi, circa 49°C (120°F) al serbatoio è considerata una temperatura operativa ideale. Controllare sempre la temperatura dell’olio nel serbatoio, non su un componente o in nessuna delle tubazioni. Alcuni sistemi idraulici sono progettati per funzionare a circa 54°C (130°F) o più.

Esistono diversi modi per controllare la temperatura dell’olio. Il metodo migliore e più accurato è per mezzo di un termometro. Su alcune macchine, questo è montato sul serbatoio. Se la tua macchina non ha un termometro del serbatoio, usa il “test della mano”. Prima controlla il serbatoio con la punta del dito; se non è troppo caldo da toccare, posiziona il palmo sul serbatoio. Sarai in grado di tenerlo lì senza disagio se la temperatura dell’olio è di circa 55°C o inferiore.

Il controllo periodico della temperatura dell’olio è una buona manutenzione preventiva. L’olio che è diventato troppo caldo apparirà più scuro e si sentirà più sottile dell'olio nuovo. Avrà anche odore di bruciato.

Altre Cause di Problemi

Se le valvole di controllo del flusso o di scarico sono in funzione, controllare e regolare le loro impostazioni.
Mantenere l’apparecchiatura pulita. Uno spesso strato di sporco funge da isolante.
Nei giorni e nei climi caldi, controllare e cambiare l’olio più frequentemente.
Una valvola bloccata può causare calore eccessivo. Se una bobina non torna immediatamente nella posizione neutra, il flusso della pompa si scaricherà continuamente.
Se una valvola limitatrice è impostata su un valore troppo basso, parte dell’olio verrà scaricato attraverso la valvola stessa ad ogni ciclo. Anche questo è fonte di eccessivo calore.
Sfiato d’aria interrotto.
Si può verificare un'azione elettrolitica con alcuni metalli.
Viscosità del fluido troppo bassa.
Instabilità della valvola di max.

Rendimento della Pompa

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%. 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.

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.

Avviamento della Pompa

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. La caratteristica più rilevante delle pompe ad ingranaggi interni è la bassa rumorosità.

Pompe a Viti

Le pompe a viti, così come le pompe ad ingranaggi interni, presentano una notevole silenziosità di funzionamento. L’albero ad elica destra, viene accoppiato al motore dal quale riceve la coppia e trasmette il movimento rotatorio all’altro albero, munito di elica sinistra. Dal punto a minor distanza tra le due circonferenze, procedendo in senso orario si ha dapprima un progressivo aumento del volume delle camere, per poi subire una diminuzione progressiva.

Pompe a Pistoni Radiali

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.

Pompe a Pistoni Assiali

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.

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