I serbatoi idraulici non sono semplici contenitori di fluidi. In questo articolo, vi porterò ad esplorarli. Scoprirete che sono componenti multifunzionali essenziali per l'affidabilità, l'efficienza e la longevità di un sistema idraulico. Ho analizzato diversi aspetti per scoprirlo.
I. Funzioni primarie:
Le funzioni del bacino vanno oltre lo stoccaggio; ha usi più critici
- Stoccaggio e fornitura di fluidi: I serbatoi immagazzinano il fluido idraulico (o fluido di sistema) per il sistema. Recuperano il fluido perso durante le perdite o durante il ciclo degli attuatori.
- Riduzione termica: La superficie del serbatoio rilascia circa 25% del calore del sistema, agendo come il suo principale radiatore. Dimensioni, materiale e flusso d'aria sono fattori cruciali per gestire efficacemente questo calore.
- Separazione dell'aria: Le bolle d'aria si separano dal fluido nei serbatoi grazie a un tempo di permanenza e a una superficie adeguati. Senza questo, i sistemi rischiano cavitazione, funzionamento spugnoso dell'attuatore e danni da ossidazione.
- Sedimentazione dei contaminanti: L'acqua e le particelle pesanti si depositano sul fondo del serbatoio per effetto della gravità. Questo mantiene i contaminanti lontani dal condotto di aspirazione della pompa.
- Piattaforma di montaggio: I serbatoi ospitano fisicamente pompe, motori, valvole, filtri, indicatori di livello e sfiati.
II. Dimensionamento del serbatoio:
Le dimensioni del serbatoio devono tenere conto della dissipazione del calore, del rilascio dell'aria, della sedimentazione dei contaminanti e della richiesta di fluidi del sistema.
Volume effettivo (tra i livelli min/max) = Da 3 a 5 volte la portata della pompa (Q) al minuto. (ad esempio, pompa da 20 GPM → volume effettivo di 60-100 galloni).
Alcuni fattori chiave che influenzano il dimensionamento dei serbatoi:
- Carico termico: I sistemi che funzionano in modo continuo, hanno un elevato fabbisogno energetico o si trovano in ambienti con temperature elevate possono richiedere volumi maggiori, in genere fino a 8 volte la portata o più.
- Grado di fluido: I fluidi con viscosità più elevata necessitano di volumi maggiori per una migliore sedimentazione e rimozione dell'aria. Se hai poche conoscenze sull'olio idraulico, consulta l'articolo:Esplorare l'olio idraulico: i suoi usi e la sua importanza
- Complessità del sistema: In caso di attuatori multipli, accumulatori di grandi dimensioni o lunghe linee del fluido, potrebbe essere necessario un volume aggiuntivo per l'espansione termica e lo smorzamento delle sovratensioni.
- Limiti di spazio: Bisogna tenere conto delle limitazioni fisiche relative all'installazione.
- Gestione dei livelli: Il minimo il livello del fluido dovrebbe impedire la formazione di vortici e cavitazioni all'ingresso della pompa, mantenendo in genere una distanza maggiore di tre volte il tubo di ingresso diametro dal fondo del serbatoio. Il livello massimo dovrebbe lasciare uno spazio di testa di 10-15% per consentire l'espansione termica e la formazione di schiuma.
III. Costruzione e materiali dei serbatoi idraulici
Esistono forme comuni di serbatoi
- Rettangolare: Questa è la forma più comune, perché massimizza la superficie di trasferimento del calore, semplifica il montaggio interno dei deflettori/componenti e ottimizza l'utilizzo dello spazio.
- Cilindrico: I serbatoi cilindrici gestiscono meglio la pressione e il vuoto, ma la loro forma spreca spazio e complica il montaggio interno. Li si trova solitamente in configurazioni ad alta pressione o specializzate.
Materiali per la realizzazione di serbatoi idraulici
- Serbatoio in acciaio al carbonio: Servono tombini per la pulizia e i controlli nei serbatoi più grandi. Costo inferiore, ma si arrugginiscono più facilmente, quindi non adatti al settore alimentare/farmaceutico.
- Serbatoio in acciaio inossidabile: Elevata resistenza alla corrosione, facile da pulire, lunga durata; adatto ad ambienti speciali. Tuttavia, è costoso, molto più pesante e leggermente più difficile da lavorare e saldare.
- Serbatoio in alluminio/plastica: Risparmia peso per l'industria mobile (camion/macchine) o per la movimentazione di sostanze chimiche insolite. Non arrugginisce come l'acciaio.
V. Accessori essenziali
Deflettori: Sono essenziali per separare la pompa aspirazione (ingresso) zona dal linea di ritorno zona. Funzione: I deflettori aumentano il tempo di permanenza del fluido per raffreddamento, deaerazione e sedimentazione. Impediscono al fluido caldo e aerato di entrare direttamente nell'aspirazione della pompa.
Sfiatatoio (filtro dell'aria): Lo sfiatatoio equalizza la pressione durante le variazioni di livello del fluido e filtra l'aria in ingresso, fungendo da principale punto di ingresso per i contaminanti. Assicurarsi che il grado di filtrazione (ad esempio, β₅(c) ≥ 75 o β₃(c) ≥ 200) corrisponda ai requisiti di pulizia del sistema e che la portata soddisfi le portate massime di aspirazione e ritorno della pompa.
Indicatori di livello: Tra i tipi disponibili figurano indicatori di livello, interruttori a galleggiante (allarmi min/max), indicatori di livello magnetici e trasduttori (uscita elettronica).
Indicatore/misuratore di temperatura: Monitora la temperatura del fluido, con allarmi solitamente impostati intorno ai 65°C (150°F).
Tappo di scarico: Si consiglia di posizionare i tappi di scarico magnetici nel punto più basso.
Tappo di riempimento/sfiato: Una porta sigillata per l'aggiunta di fluido che spesso include lo sfiatatoio.
Coperture di pulizia: Punti di accesso più piccoli per la pulizia quando non è possibile accedere completamente al tombino.
VI. Installazione e manutenzione del serbatoio idraulico
Installazione del serbatoio
- Posizione: Garantire pompa l'ingresso è sotto minimo livello del serbatoio per l'alimentazione a gravità. Se superiore, è obbligatorio un serbatoio pressurizzato (sovralimentato) o una pompa di carica.
- Montaggio: Utilizzare una base rigida e piana ed evitare di saldare i supporti a un serbatoio pieno per evitare distorsioni.
- Pulizia iniziale: Pulire accuratamente prima del primo riempimento per eliminare eventuali contaminanti. Potrebbe essere necessario un risciacquo.
Manutenzione del bacino idrico
Controlli di livello regolari: Assicurarsi che i livelli dei fluidi siano mantenuti entro l'intervallo operativo.
Monitoraggio della temperatura: È essenziale individuare tempestivamente i problemi di raffreddamento o i sovraccarichi del sistema.
Analisi dei fluidi: Eseguire campionamenti e analisi periodiche per valutare il numero di particelle, il contenuto d'acqua, la viscosità e il numero di acidità totale (TAN). Questo è fondamentale per la manutenzione predittiva.
Manutenzione dello sfiatatoio: Sostituire lo sfiatatoio in base all'indicatore della differenza di pressione o rispettare gli intervalli di sostituzione programmati.
Conclusione:
Il serbatoio idraulico non è solo un serbatoio, è un sistema di supporto vitale progettato. Le sue dimensioni, il design interno (in particolare un corretto deflettore), la qualità costruttiva, la selezione degli accessori e le pratiche di manutenzione sono essenziali per la salute del sistema idraulico. Una progettazione inadeguata o la negligenza del serbatoio sono una delle principali cause di guasti come surriscaldamento, cavitazione, usura accelerata dei componenti e degrado del fluido. Trattare il serbatoio come uno dei "cuori pulsanti" di un... sistema idraulico per ottenere prestazioni, affidabilità e durata ottimali della macchina.