Come funziona una pompa oleodinamica?

Le pompe sono tra i componenti oleodinamici che suscitano più interesse.

Questo perché rappresentano uno degli elementi cruciali di un sistema oleodinamico, e scoprire come funziona una pompa oleodinamica permette di capire come avviene lo svolgimento di compiti che sarebbero impensabili senza il suo utilizzo, come il sollevamento di carichi, o la pressurizzazione dei fluidi, impiegata in diversi settori, dall’edilizia all’agricoltura, all’automazione, a molti altri.

È importante, quindi, iniziare il nostro approfondimento cercando di inquadrare

A cosa serve la pompa oleodinamica 

È proprio grazie alla pompa oleodinamica che, all’interno di un sistema, avviene la trasformazione dell’energia elettrica o meccanica in energia idraulica.

Capire come funziona una pompa oleodinamica è semplice, basta concentrarsi sulle due funzioni che svolge:

• crea un vuoto parziale che fa sì che l’olio idraulico, aiutato dalla pressione atmosferica, salga attraverso il tubo di aspirazione, un po’ come accade quando bevi da una cannuccia: crei un vuoto con la bocca e l’acqua risale attraverso la cannuccia;
• trasporta, sfruttando l’azione meccanica, l’olio fino all’attacco di mandata.

In oleodinamica, le pompe  usate nel  sono di tipo volumetrico, e sono conosciute anche come pompe “di spinta”.

 Poiché la pressione aumenta in funzione della resistenza opposta al flusso dell’olio, non opponendo all’olio alcuna resistenza, non si genera pressione.

Infatti, le pompe elargiscono portata e non pressione.

Le caratteristiche delle pompe oleodinamiche 

Le principali caratteristiche di una pompa oleodinamica sono:

• Cilindrata

La cilindrata esprime la quantità di fluido che una pompa può spostare (aspirare ed espellere) in un giro, ipotizzando che il rendimento volumetrico sia pari ad 1.

La cilindrata si esprime in centimetri cubi al giro, e viene indicata con c

In funzione della cilindrata, possiamo distinguere le pompe in:

• • Pompe a cilindrata fissa: qui, la pressione dell’olio varia in funzione della portata utilizzata, e i relativi circuiti sono detti a pressione variabile
  • Pompe a cilindrata variabile: la portata dell’olio varia in funzione della pressione che si determina durante il funzionamento, e i relativi circuiti sono detti a pressione costante.

• Portata

La portata è invece una misura della quantità di olio erogato dalla pompa nell’unità di tempo

• Rendimento volumetrico

È il rapporto tra il volume dell’olio realmente fornito dalla pompa e la cilindrata geometrica.

In altre parole, è una misura che permette di capire il grado di efficienza con cui la pompa è in grado di spostare il fluido nel sistema

• Rendimento idromeccanico

Il rendimento idromeccanico indica, invece, la percentuale di energia meccanica fornita alla pompa che viene trasformata in energia idraulica.

Un rendimento del 100% indicherebbe che la pompa converte tutta l’energia meccanica in idraulica, senza perdite, ma nella realtà questo non avviene, perché ci sono sempre alcune perdite di energia a causa degli attriti, e resistenze che si formano durante il processo di trasformazione.

• Rendimento globale

È il rapporto tra la potenza utilizzabile e quella assorbita.

All’interno di una pompa, infatti, si verificano delle perdite di potenza che vengono compensate dal motore che aziona la pompa. Poiché la potenza che si perde dipende sia dal rendimento volumetrico che dal rendimento idromeccanico, il rendimento globale dipende da questi due, e permette di capire quanto efficientemente la pompa converte l’energia meccanica o elettrica in energia idraulica.

Definire queste le caratteristiche è importante per avere informazioni aggiuntive che ti permettano di avere chiaro il quadro completo del funzionamento di una pompa oleodinamica.

Ma oltre alle caratteristiche, anche riconoscere le diverse tipologie di pompe esistenti, e sapere quando impiegarle è cruciale per il buon funzionamento di un circuito oleodinamico, per questo ci chiediamo:

Quanti tipi di pompe esistono?

Dal punto di vista costruttivo, possiamo individuare diverse tipologie di pompe oleodinamiche:

• Pompe ad ingranaggio esterno
• Pompe ad ingranaggio interno
• Pompe elicoidali
• Pompe a palette a cilindrata fissa o variabile
• Pompe a pistoni assiali
• Pompe a pistoni radiali con il cilindro fisso
• Pompe a pistoni radiali con il blocco cilindri rotante

Distinguerle è importante, perché le caratteristiche di funzionamento come il numero di giri massimo e minimo, o la pressione di funzionamento, dipendono dalla tipologia di pompa usata.

 Per le pompe più comuni abbiamo riassunto queste proprietà nell’immagine che trovi qui sotto:

Vediamo ora più da vicino le caratteristiche delle diverse tipologie di pompe.

Pompe ad ingranaggio esterno

Le pompe ad ingranaggio esterno sono particolarmente indicate per le piccole e medie potenze.

Questo tipo di pompe sono costruite in modo da presentare un corpo nel quale si trova una coppia di ruote dentate, con giochi assiali e radiali ridotti per permettere la tenuta dell’olio.

E sulla base di questo elemento, possono ulteriormente essere distinte in pompe a gioco assiale fisso oppure a gioco assiale compensato.

Pompe ad ingranaggio interno

Nelle pompe ad ingranaggio interno, invece, troviamo due ruote dentate, una a denti interni e una a denti esterni (corona).

Il vantaggio di una pompa ad ingranaggio interno rispetto a quelle esterne è dato dalle maggiori pressioni, nonché dalla migliore uniformità del flusso e migliore silenziosità, ma perdono in termini di portata e rendimento.

Pompe elicoidali 

Le pompe elicoidali presentano 3 viti, di cui una con spire destre e le altre con spire sinistre, e rispetto a quelle ad ingranaggi è più complessa.

La vite intermedia è azionata dall’albero motore, ed è quella che trasmette la rotazione alle altre due.

La pompa elicoidale è la scelta perfetta quando c’è esigenza di uniformità di movimento, perché garantisce un flusso continuo di olio, senza pulsazioni.

Ha però un basso rendimento, e questo provoca il surriscaldamento del fluido.

Pompe a paletta a cilindrata fissa o variabile

La pompa a palette può avere cilindrata fissa o variabile.

La differenza fondamentale tra i due tipi di pompe è rappresentata dallo statore, ossia un anello con un vano interno che, in quella a cilindrata fissa è di forma ellittica a due centri, mentre in quella a cilindrata variabile è di forma circolare e può spostarsi longitudinalmente.

Mentre le pompe a paletta a cilindrata fissa prelevano la stessa quantità di fluido ad ogni ciclo, le pompe a paletta a cilindrata variabile possono variare la portata in base alle esigenze del sistema.

Se si vogliono avere portata e pressioni costanti, le pompe a cilindrata fissa sono le più indicate. Se, invece, si vuole risparmiare energia e il circuito oleodinamico non ha bisogno di pressioni troppo altre, allora quelle a cilindrata variabile sono le migliori.

Pompe a pistoni assiali (a cilindrata fissa o variabile)

Possiamo considerare, invece, le pompe a pistoni assiali come convertitori di energia, che si presentano come corpi cilindrici nel quale i pistoni pompanti, paralleli tra loro, sono disposti ad intervalli regolari lungo una circonferenza.

A loro volta, le pompe a pistoni assiali possono essere distinte in:

• a piastra inclinata (fissa o ad inclinazione variabile)
• a corpo inclinato (fisso o ad inclinazione variabile)
• a piastra inclinata e disco oscillante.

Di solito, le pompe nel gruppo rotante presentano nove pistoni pompanti.

Pompe a pistoni radiali con il blocco cilindro fisso

Questa tipologia di pompa prende il nome dalla posizione radiale dei suoi pistoni rispetto al centro del corpo.

Difatti, la cilindrata è fissa a due sensi di flusso e rotazione.

La pompa a pistoni radiali è la scelta giusta se si vogliono raggiungere pressioni oltre i 650 bar.

Pompe a pistoni radiali con il blocco cilindro rotante

Anche in questo caso, la pompa a cilindri rotanti può essere a cilindrata fissa o variabile.

Dal punto di vista costruttivo, presenta un blocco cilindri completo di pistoni, connessi da una sfera orientabile a sua volta fissata da un anello ai piattini che, collegati all’albero motore, ruotano su un distributore cilindrico di aspirazione e di mandata e ad un anello il cui asse è eccentrico rispetto a quello del blocco cilindri.

Questo tipo di pompa è particolarmente adatto per applicazioni che richiedono una regolazione precisa della portata e della pressione.

Da quanto detto finora, si può ben capire che valutare aspetti quali come funziona una pompa oleodinamica, le caratteristiche, le tipologie, è senza dubbio utile nel momento in cui ci si chiede

Come scegliere una pompa oleodinamica.

Se sei alle prese con la scelta di una pompa, è fondamentale considerare diversi fattori chiave.

La scelta di un componente oleodinamico così cruciale richiede una valutazione attenta delle specifiche esigenze del sistema in cui sarà impiegata la pompa, ma anche della caratteristica della pompa, come hai potuto già leggere nelle descrizioni delle varie tipologie.

In ogni caso, gli aspetti principali su cui devi concentrarti sono:

1. la portata: da questa dipende la dimensione della pompa che ti serve;
2. la cilindrata;
3. le caratteristiche di funzionamento: come il numero di giri massimo e minimo, che dipende dalle specifiche del tipo di pompa che scegli;
4. le caratteristiche dell’impianto all’interno del quale verrà inserita la pompa: carico, pressione massima, perdite di carico.

Conclusioni

In conclusione, in questa mini-guida approfondita su come funziona una pompa oleodinamica, abbiamo gettato le basi per una comprensione chiara di questo importantissimo componente nei sistemi oleodinamici.

Dalle sue funzioni di base alla conoscenza dettagliata delle sue caratteristiche e tipologie, ora hai tutte le informazioni che ti servono per poter gestire al meglio la pompa nel il tuo impianto.