Cos'è la pompa idraulica e tipi di pompa

pompe idrauliche Sono la spina dorsale di tutti i settori industriali. Dall'industria farmaceutica alla produzione di energia, dalla lavorazione chimica ai macchinari edili, sono presenti in centinaia di applicazioni versatili in tutto il mondo. Queste pompe funzionano secondo il principio di conversione dell'energia meccanica in energia idraulica, creando flusso e pressione del fluido. All'ingresso viene generato un vuoto che aspira il fluido da un serbatoio e lo spinge fuori sotto pressione per trasmettere potenza. Questo processo si basa sul principio dello spostamento positivo, in cui una quantità fissa di fluido viene spostata per ogni ciclo della pompa.

Principi idraulici di base per il funzionamento delle pompe

Per comprendere le pompe idrauliche, è necessario iniziare con alcuni principi chiave comuni a tutti i tipi di pompe idrauliche. Ad esempio:

La legge di Pascal nelle pompe idrauliche

Tutte le pompe idrauliche funzionano secondo il principio della legge di Pascal. La legge di Pascal afferma che quando si applica una pressione a un fluido confinato, questa si trasmette in modo uniforme in tutte le direzioni del fluido. Questo consente ai sistemi idraulici di moltiplicare la forza in modo efficiente.

Conversione dell'energia nelle pompe idrauliche

Poi arriva la conversione dell'energia. A pompa idraulica converte l'input meccanico (ad esempio, da un motore) che crea pressione nella camera in energia fluida spostando il fluido da un serbatoio a circuiti pressurizzati, che poi spingono il cilindro e viene eseguito un lavoro meccanico.

Parametri chiave da conoscere per comprendere il funzionamento delle pompe idrauliche

1. Pressione nelle pompe idrauliche misurata in bar o psi (ad esempio, 210 bar = 3.000 psi)
2. Portata del fluido nelle pompe idrauliche, misurata in L/min o GPM (galloni al minuto)
3. Spostamento dell'albero o del rotore, ecc., che indica il volume per giro dell'albero, in cc/giro

Componenti condivisi in tutti i tipi di pompe idrauliche

Indipendentemente dal suo design meccanico, una tipica pompa idraulica è solitamente composta da:

1. Una porta di ingresso (lato aspirazione) utilizzata per aspirare il fluido dal serbatoio alla pompa.
2. Una porta di uscita (lato pressione) che invia il fluido aspirato nel sistema dopo la pressurizzazione.
3. L'alloggiamento e le guarnizioni della pompa racchiudono i componenti interni e prevengono le perdite dalle pompe
4. Albero motore e giunto, che si collega alla fonte di alimentazione, ad esempio al motore, ecc.
5. Infine, un meccanismo interno di cui abbiamo parlato sopra, la cui progettazione meccanica varia a seconda del tipo di pompa (ingranaggi, palette, pistoni, ecc.)

Principio di funzionamento delle pompe idrauliche

Le pompe idrauliche funzionano attraverso un processo in tre fasi:

1. Nella prima fase, si verifica una fase di aspirazione. In questa fase, espandendosi la cavità interna, si crea un vuoto nella porta di ingresso, che aspira il fluido dal tubo alla pompa.
2. Nel 2^e In questa fase, si verifica una compressione o uno spostamento. In questa fase, il fluido intrappolato tra le parti mobili (ad esempio pistoni o ingranaggi) viene ora spinto verso l'uscita con una pressione aggiuntiva dal movimento meccanico della pompa.
3. Negli ultimi e 3^terzo fase, che è la corsa di scarico, il fluido pressurizzato esce attraverso l'uscita verso il sistema idraulico.

Questo ciclo si ripete continuamente finché la pompa è in funzione e fornisce un flusso pressurizzato ininterrotto.

Classificazione delle pompe idrauliche in base ai principi di funzionamento

In base al funzionamento, una pompa idraulica si divide in due grandi categorie:

1. Pompe volumetriche che erogano una quantità fissa o variabile di fluido per ciclo.
   • Pompe idrauliche alternative
     • Pompe a pistoni
     • Pompe a membrana
     • Pompe a pistoni
   • Pompe idrauliche rotanti
     • Pompe ad ingranaggi
     • Pompe a palette
     • Pompe a vite
     • Pompe a lobi

2. Le pompe volumetriche non positive forniscono un flusso continuo, ma sono meno comuni nei sistemi idraulici.
   • Pompe centrifughe
   • 

Pompe a spostamento positivo

Queste pompe spostano un volume fisso di fluido per ciclo e sono ideali per applicazioni ad alta pressione.

1. Le pompe a cilindrata fissa forniscono una portata costante. Queste pompe sono semplici e affidabili nella progettazione meccanica. Questo principio è spesso utilizzato nelle applicazioni con pompe a ingranaggi e a palette.
2. D'altro canto, le pompe a cilindrata variabile regolano la portata in base alla richiesta del sistema. Questa caratteristica le rende efficienti dal punto di vista energetico.

Tipi di pompe a spostamento positivo più comuni

Pompe ad ingranaggi

Le pompe a ingranaggi utilizzano due ingranaggi ingrananti che ruotano e il fluido rimane intrappolato tra i denti degli ingranaggi e l'alloggiamento, passando dall'ingresso all'uscita. Queste pompe erogano alta pressione con la minima rumorosità. Inoltre, il loro design semplice consente una manutenzione economica. Funzionano in genere in un intervallo di pressione compreso tra 100 e 250 bar (1.450-3.625 psi), con portate comprese tra 10 e 200 l/min.

Pompe a palette

In una pompa a palette, le palette si estendono da un rotore e scorrono dentro e fuori mentre il rotore gira all'interno di un alloggiamento decentrato. Queste pompe hanno un buon vuoto e possono gestire fluidi a bassa viscosità. Inoltre, sono comunemente utilizzate in sistemi idraulici a bassa o moderata pressione, con pressioni nominali di 70-180 bar (1.000-2.600 psi).

Pompe a pistoni

Le pompe a pistoni sono ulteriormente classificate in due tipologie: pompe a pistoni assiali e pompe a pistoni radiali.

Nelle pompe a pistoni assiali, i pistoni sono allineati parallelamente all'albero motore. Un piatto oscillante genera un moto alternato dei pistoni. Questa configurazione meccanica consente a queste pompe di erogare una portata variabile, controllata modificando l'angolo del piatto oscillante. Il loro impiego si riscontra principalmente nei macchinari idraulici per l'edilizia e l'industria.

Al contrario, nelle pompe a pistoni radiali, i pistoni sono disposti radialmente attorno a un albero con una camma eccentrica. Operano a pressioni molto elevate, fino a 700 bar (10.000 psi), con portate tipicamente comprese tra 10 e 150 l/min e cilindrate che vanno da 1 a 100 cc/giro.

Meccanismi di controllo e regolazione

Le pompe idrauliche spesso incorporano sistemi di controllo integrati per gestire efficacemente portata e pressione all'interno del sistema. Ad esempio, i meccanismi di regolazione più comuni sono il meccanismo di compensazione della pressione per regolarla, il load sensing per regolare la portata e le valvole di controllo della portata per stabilizzarla.

Parametri di prestazione

Modalità di guasto comuni e diagnosi nelle pompe idrauliche

Riconoscere i segnali di fallimento può prevenire danni gravi. Alcuni segnali che possono aiutare a diagnosticare un imminente guasto sono:

1. Il primo e più importante segnale è il surriscaldamento, spesso causato dalla contaminazione del fluido o dal sovraccarico della pompa.
2. Cavitazione/aerazione causano rumore, vibrazioni e riduzione dell'efficienza. Se si nota un rumore indesiderato o una diminuzione della portata, è necessario verificare la presenza di cavitazione.
3. I danni più comuni sono causati da guarnizioni e raccordi usurati o dall'usura delle superfici. È possibile verificare la presenza di perdite attorno alle pompe per diagnosticare la causa.
4. Il funzionamento a secco è una delle cause più pericolose di guasti alle pompe. È il funzionamento della pompa senza fluido che causa gravi danni interni.

Tendenze future nella tecnologia delle pompe idrauliche

La tecnologia idraulica è in rapida evoluzione. Ad esempio, l'integrazione elettroidraulica sta diventando una nuova tendenza che, come suggerisce il nome, combina l'elettronica con il controllo idraulico per migliorarne il controllo. Parallelamente, la tecnologia delle pompe intelligenti sta sostituendo le pompe tradizionali, con diagnostica basata sull'IoT e monitoraggio remoto. Inoltre, con l'aiuto del design generativo, si stanno sviluppando progetti più efficienti dal punto di vista energetico, che offrono alte prestazioni, bassa rumorosità e rispetto dell'ambiente.

Conclusione

Le pompe idrauliche sono componenti industriali essenziali per la trasmissione di potenza tramite fluidi in pressione. Dalle pompe a ingranaggi e a palette alle pompe a pistoni a cilindrata variabile, ogni tipo di pompa idraulica, indipendentemente dal suo principio di funzionamento, svolge una funzione specifica in base alla pressione, alla portata e ai requisiti applicativi. È fondamentale comprendere il funzionamento delle pompe idrauliche e come selezionarle e mantenerle. Selezionando attentamente un fornitore come Idraflu, puoi massimizzare le prestazioni e l'affidabilità del tuo sistema.