Rettifica Pistoni Idraulici: Funzionamento e Considerazioni
Supponiamo di avere un cilindro oleodinamico a doppio effetto con singolo stelo che sorregge un certo carico verticale. Diciamo che il cilindro è rivolto con lo stelo verso l'alto. Le due connessioni del cilindro siano bloccate per esempio come nel mio caso da due ritegni per cui l'olio non può fluire attraverso le connessioni. Questo cilindro sotto l'effetto del carico scende (lo stelo naturalmente) di qualche mm. Questo argomento è stato fonte di dibattito tra me e i miei colleghi.
La mia risposta è stata no perchè il volume di olio spostato durante la discesa nella camera grande, non può essere contenuto nella camera piccola con stelo (considerando l'olio incomprimibile). Questo problema per me può essere visto (prego di corregermi se sbaglio) alla stessa stregua di un cilindro senza perdite interne con le due connessioni collegate. Secondo voi applicando una forza verso il basso sullo stelo questo scende?
Per chiarire ulteriormente, consideriamo alcuni aspetti fondamentali:
- Incomprimibilità dell'olio: Non è del tutto vero che l'olio sia incomprimibile: ha una sua "costante elastica", come tutti i materiali. Senza contare che e' possibile che nell'olio ci siano dei gas disciolti o delle sacche d'aria intrappolate da qualche parte.
- Valvole di blocco: Le 2 connessioni alle estremità del cilindro sono bloccatte perchè è presente una valvola di blocco rexroth del tipo z2s che è interposta tra il distributore 4/3 e le connessioni del cilindro. Detto in altre parole l'olio in uscita dal cilindro incontra prima la valvola di non ritorno (una per ciascuna delle due linee) e dopo il distributore. E' stata messa proprio per mantenere le posizioni visto che un semplice distributore anche se a centri chiusi può presentare piccoli trafilamenti.
Quando la pompa spinge il pistone verso l'alto e questo arriva a fine corsa, la pressione dell'olio raggiunge i 250 bar. A questo punto il distributore commuta nella posizione di riposo e l'olio deve rimane "intrappolato" a quella pressione (quindi la camera piccola o quel poco che ne rimane si trova a 0bar). Lo stelo cala di qualche mm (2-5) e poi viene richiamata (con comando manuale) la posizione quindi non so dirvi se alla lunga scenda di più.
Una precisazione: ho aperto questa conversazione principalmente per avere dei chiarimenti concettuali, se volete teorici. E' chiaro che se nell'olio fosse presente aria, questo potrebbe scendere. Potrebbe darsi anche che ci siano dei trafilamenti nei tubi che lo connettono al blocco valvole (non facilmente accessibili). Io cercavo conferma del fatto che in assenza di perdite esterne, in assenza di aria, trascurando la comprimibilità dell'olio, un'eventuale usura delle guarnizioni del pistone non può far scendere lo stelo. Estremizzando il concetto, facciamo finta che non ci siano proprio le guarnizioni del pistone. Se io spingo lo stelo verso il basso anche con forze importanti, per me questo non può scendere perchè il volume di olio che sposterebbe se calasse non può fisicamente essere contenuto nella camera piccola.
Consideriamo ora un'altra situazione. Ora supponiamo invece di voler tirare lo stelo verso l'alto anzichè di spingerlo verso il basso. Per esempio immaginiamo di avere lo stelo tutto al punto morto inferiore. Supponiamo per semplicità che non ci sia nessun carico applicato e che la pressione nelle due camere (piene d'olio) sia 0. Naturalmente le due connessioni sono bloccate. Facciamo anche finta che il pistone non abbia guarnizioni. Se tiro lo stelo, per me questo dovrebbe salire. L'olio spostato nella camera piccola può essere contenuto in quella grande (anzi rimane volume libero). Ma poi cosa succede?
I pistoni idraulici a stelo tuffante, semplice effetto, funzionano cosi', non hanno guarnizioni all'interno e lo stelo non scende finche' l'olio non viene scaricato. Come ho scritto il caso sarebbe assimilabile ad un cilindro con stelo a tuffo, senza guarnizioni.
In questo caso la spinta e' garantita dalla differenza di area della sezione fra la camera inferiore e quella superiore. Soprattutto sui cilindri a corsa lunga (ascensori) questo sistema permette di evitare di rettificare la camicia del cilindro. Le tenute servono solo sulla flangia "top", ma fra pistone e camicia non credo servano. comunque, tenute ci sono.
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