2_1_5_1 Apparecchiature di controllo idraulico

 

VALVOLE DI CONTROLLO DELLA DIREZIONE DEL FLUSSO - Distributore 2 vie/2 posizioni

Questa valvola a cursore ha due porte e due posizioni. 

La prima posizione consente al fluido di fluire liberamente.

La seconda posizione blocca entrambe le porte.

Anche se entrambe le porte non sono fisicamente bloccate, la mancanza di fluido in ingresso nella porta di pressione impedisce anche al fluido di uscire dalla porta di uscita A. Pertanto, entrambe le porte sono definite come bloccate, rendendola una valvola a due vie e due posizioni. Per semplificare i disegni e gli schemi dei sistemi fluidici, tutte le valvole possono essere rappresentate graficamente. I riquadri, a volte chiamati inviluppi, vengono utilizzati per indicare il numero di posizioni della valvola. Poiché si tratta di una valvola a due posizioni, la sua rappresentazione grafica presenta due riquadri adiacenti. Le linee continue vengono utilizzate per indicare il flusso del fluido tra le porte. Per le valvole complesse, le porte possono anche essere etichettate. La porta di ingresso è tipicamente etichettata con P per pressione. Alle porte di uscita vengono generalmente assegnati caratteri alfabetici che iniziano con A. Altrimenti, la lettera indica la destinazione del fluido. Ad esempio, la lettera T indica una porta collegata a un serbatoio. Si tratta di una valvola piuttosto semplice, quindi non è necessario etichettare le porte. Una freccia continua indica la direzione del flusso del liquido. La prima posizione di questa valvola consente al fluido di fluire dalla porta di pressione alla porta A, quindi nella prima casella è disegnata una freccia per indicare il flusso del fluido. Una T indica che una porta o un passaggio è bloccato o chiuso. Nella prima posizione di questa valvola nessuna porta è bloccata, mentre nella seconda posizione entrambe sono bloccate. La seconda casella corrisponde alla seconda posizione della valvola. Pertanto, vengono aggiunte due T per illustrare l'assenza di flusso di fluido nella seconda posizione. Successivamente, vengono disegnate delle linee per indicare la posizione normale della valvola. La posizione normale è definita come la posizione della valvola quando il suo cursore è in posizione neutra e l'alimentazione è disattivata. Ciò significa che tutti gli attuatori meccanici, come le molle, si trovano nelle loro posizioni di riposo. Gli attuatori elettrici, come i solenoidi, sono disattivati. La posizione normale può talvolta essere definita come la posizione non spostata, diseccitata o non azionata. In questo caso, la posizione uno è la posizione normale. Pertanto, le linee che indicano la posizione normale sono disegnate nel primo riquadro. In uno schema idraulico, le linee che indicano la posizione normale saranno collegate ad altri dispositivi del sistema. Le valvole che non dispongono di attuatori meccanici o elettrici non hanno una posizione normale perché devono essere spostate manualmente. Una volta spostate, rimangono in quello stato finché non vengono spostate manualmente in un'altra posizione. I termini "normalmente aperta" e "normalmente chiusa" vengono utilizzati per descrivere la condizione di una valvola quando si trova nella posizione normale. Per questa valvola, la posizione normale è la posizione uno, che consente un flusso di fluido illimitato attraverso le porte aperte. Pertanto, questa valvola è una valvola normalmente aperta. Inoltre, questa valvola è una valvola a ritorno a molla, il che significa che, dopo essere stata azionata, una molla riporta il cursore nella posizione normale. Un simbolo di molla è posizionato accanto al blocco che rappresenta la posizione normale. Gli attuatori utilizzati per cambiare la posizione delle valvole possono essere meccanici, pneumatici o a solenoide. Per completare il diagramma, il simbolo dell'attuatore principale viene posizionato all'altra estremità del simbolo grafico. In questo caso, l'attuatore è un pulsante. Gli attuatori meccanici cambiano la posizione delle valvole tramite molle, pulsanti, pistoni, leve e rulli a camme. Gli attuatori pneumatici cambiano la posizione della valvola tramite un segnale di aria compressa. I solenoidi elettrici che cambiano la posizione della valvola spostando direttamente l'elemento della valvola sono chiamati solenoidi diretti. I solenoidi elettrici che aprono piccole valvole pilota e consentono all'aria compressa di spostare l'elemento della valvola sono chiamati attuatori pilota a solenoide. Ecco una valvola simile a quella mostrata in precedenza. Ha due porte e due posizioni. Quindi è anche una valvola a due vie e due posizioni. Per illustrare le differenze con questa valvola, costruiamo il suo simbolo grafico. Essendo una valvola a due posizioni, il simbolo grafico avrà due riquadri adiacenti. Anche questa valvola ha due porte. Tuttavia, nella normale posizione non azionata, entrambe le porte sono bloccate. Pertanto, si tratta di una valvola normalmente chiusa. Quando la valvola viene azionata, il fluido può fluire dalla porta di pressione alla porta A. Una molla riporta la valvola nella sua posizione normalmente chiusa e un pulsante la aziona in posizione aperta. Quindi, questa valvola è una valvola a due vie, due posizioni, normalmente chiusa, con ritorno a molla e azionamento a pulsante. Sebbene sia simile all'esempio precedente, le differenze nella posizione normale la rendono una valvola nettamente diversa.

DISTRIBUTORE A CASSETTO 3/2 NC (3VIE / 2POSIZIONI) 

DISTRIBUTORE A CASSETTO 4/2 ( 4 VIE / 2 POSIZIONI) 

DISTRIBUTORE A CASSETTO 4/3 ( 4 VIE / 3 POSIZIONI) – CENTRO CHIUSO 

DISTRIBUTORE A CASSETTO 4/3 ( 4 VIE / 3 POSIZIONI) – CENTRO APERTI 

DISTRIBUTORE A CASSETTO 4/3 ( 4 VIE / 3 POSIZIONI) 

Mantiene la pressione della pompa, mentre il cilindro si può muovere liberamente. Esempio di realizzazione spola distributore con ABT collegati.  

VALVOLE DI BILANCIAMENTO (CONTROLLO DISCESA /OVERCENTER) 

POMPA A PISTONI ASSIALI

POMPE ROTATIVE A PISTONI RADIALI

La pompa rotativa a pistoni radiali è essenzialmente costituita da:

• Un rotore contenente una stella di cilindri (in numero dispari, per le considerazioni fatte sulla regolarità della portata), trascinato in rotazione dall'albero motore;
• Un distributore di flusso cilindrico fisso coassiale al rotore;
• Un anello di reazione, esterno al rotore ed eccentrico rispetto ad esso, al quale sono ancorati mediante snodi sferici e pattini l'estremità dei pistoni (piedi di biella).

In fase d’aspirazione, il contatto fra l'estremità dei pistoni e l'anello di reazione è assicurato dalla forza centrifuga eventualmente integrata dalla spinta del fluido sovralimentato mediante una pompa ausiliaria. In fase di mandata è la pressione stessa del circuito che assicura il contatto. Essendo poi l'anello di reazione (montato su cuscinetti) libero di ruotare, esso è trascinato in rotazione dai pistoni riducendo in tal modo gli strisciamenti ai soli movimenti di compensazione, con riduzione dell'usura. Al crescere della sezione dei pistoni e della pressione di mandata, aumentano le spinte che si scaricano sui supporti dell'anello, fino a rendere problematica la possibilità di sopportarle mediante cuscinetti. Si fa allora sostenere la spinta dal pattino stesso, realizzando soluzioni costruttive nelle quali l'anello di reazione è fisso e s’inietta olio in pressione alla base dei pattini in modo da realizzare un sostentamento idrostatico (grazie anche alle notevoli velocità di strisciamento). 

POMPA ALTERNATIVA A PISTONI

In queste pompe il trasporto del fluido dall'aspirazione alla mandata è realizzato col movimento alternativo di un pistone. La figura rappresenta, schematicamente, una pompa di questo tipo. Essa è composta essenzialmente da un cilindro in cui scorre un pistone mosso da moto alternativo. Nel cilindro stesso sono ricavate le sedi delle valvole d’aspirazione e di mandata. Quando il pistone si muove, il vuoto parziale che si crea nella camera sposta la sfera dalla sua sede aspirando il liquido nel cilindro attraverso la valvola. Allorché il pistone si muove verso l’alto, la sfera resta premuta contro la sua sede bloccando l'aspirazione, mentre la spinta del liquido fa sollevare la sfera e il liquido può così essere espulso dal cilindro attraverso la valvola di mandata. A questo tipo di pompe appartengono sistemi ad azionamento manuale. A bordo venivano utilizzate come pompa servizio sentina, oramai soppiantate da pompe a disco oscillante per via del non essere ad avviamento automatico. Tutt’ora le troviamo sugli impianti di trattamento chimico alle caldaie qualora fossero presenti sistema a pompe dosatrici. Le troviamo infine sulle petroliere nei locali pompe del carico sul circuito della linea stripping. Su navi datate era presente anche come alimentazione aria compressa al sistema di segnalazione acustica (corno di prora, fischio di poppa ecc).

POMPE ROTATIVE AD INGRANAGGI

In una pompa del tipo rotativo, un movimento circolare trasferisce il liquido dal foro d’aspirazione al foro di mandata. Le pompe rotative sono generalmente classificate secondo gli organi che pompano effettivamente il liquido; si hanno così pompe rotative ad ingranaggi, a palette e a pistoni. Si distinguono nei tipi ad ingranaggi esterni o interni; in entrambi i casi, la dentatura può essere diritta o elicoidale. Sono realizzate solo nel tipo a cilindrata costante. E' il tipo di pompa più diffuso, per la sua semplicità costruttiva e quindi il costo limitato. L'aspirazione e la propulsione del fluido sono realizzate successivamente dal distacco e dall'ingranamento di ruote dentate (generalmente due soltanto, una motrice calettata con chiavetta sull'albero della pompa e l'altra condotta), d’uguale numero di denti. Con riferimento alla figura la camera stessa e riempire il vuoto d’ogni vano. Con la rotazione degli ingranaggi, il liquido, imprigionato fra i denti e la carcassa che li avvolge, è forzato verso la camera di mandata, dalla quale è espulso per effetto della penetrazione dei denti nei vani corrispondenti della controruota. Facendo riferimento a dentature con profilo ad evolvente, le più comunemente usate per la ridotta sensibilità a piccole variazioni d’interasse, in prima approssimazione la portata teorica di una pompa a due ingranaggi esterni a denti diritti è data dalla relazione: Q = m · dP · b · 𝜔 x 10-3   (dm3/s) dove:

m = modulo della dentatura in mm 

dP = diametro primitivo della dentatura in mm. [d = mz];

𝜔 = velocità di rotazione in rad/s;

b = larghezza del dente in mm;

z = numero dei denti.

La tenuta del fluido tra la camera di mandata e quella d’aspirazione è assicurata:

all'interno del contatto continuo fra la dentatura degli ingranaggi (generalmente il fattore di ricoprimento è maggiore dell'unità per attenuare le pulsazioni di portata); alla periferia lasciando un gioco ridottissimo (qualche centesimo di mm) fra sommità dei denti e carcassa; sulla testata degli ingranaggi (l'olio potrebbe, infatti, passare da camera di Mandata a camera di Aspirazione scavalcando gli ingranaggi) mediante due piastre di riscontro. Il gioco assiale fra gli ingranaggi e le piastre deve essere dell'ordine di pochi millesimi di millimetro, se si vogliono ottenere rendimenti volumetrici elevati. L'impossibilità di ricuperare i giochi prodotti dall'usura fa sì che il rendimento volumetrico delle pompe ad ingranaggi normali decada piuttosto rapidamente nel tempo, in particolare a causa dell'aumento dei trafilamenti frontali. Per ovviare, almeno in parte, a quest'ultimo inconveniente, sono state realizzate delle pompe con piastre frontali flottanti a tenuta premute contro le testate degli ingranaggi dall'olio in pressione inviato in apposita camera ricavata fra le piastre stesse e la carcassa della pompa; le pompe di questo tipo sono dette "compensate". 

Le due piastre frontali possono inoltre essere caricate lateralmente mediante invio d’olio in pressione, in modo da premere gli ingranaggi contro la carcassa della pompa dalla parte della mandata. Con quest’accorgimento, si ottiene una buona tenuta e il recupero, almeno entro certi limiti, dei giochi radiali prodotti dall'usura. Infine, nelle pompe non compensate radialmente è necessario realizzare la tenuta radiale fra ingranaggi e carcassa mediante più denti, al fine di evitare eccessivi trafilamenti. Premendo gli ingranaggi contro la carcassa, sono sufficienti uno o due denti per assicurare una buona tenuta; tutti gli altri denti sono scaricati fresando opportunamente la carcassa, quindi la zona in pressione è notevolmente ridotta e ben delimitata. Poiché la spinta sugli ingranaggi è inferiore, il rendimento meccanico è più elevato.

I volumi delle camere che si formano tra le palette aumentano progressivamente lungo la semicirconferenza ABC e diminuiscono progressivamente lungo la semicirconferenza CBA. I volumi crescenti e decrescenti sono collegati rispettivamente con l'aspirazione e la mandata, o mediante cavità ricavata nell'anello o, più frequentemente, mediante fori ricavati nella piastra frontale.

VALVOLE DI RIDUZIONE / RIDUTTRICI DI PRESSIONE DIRETTE 

REGOLAZIONE PORTATA - Valvole di controllo della portata - Circuito meter-in e out

I SISTEMI CONTROLLATI MEDIANTE SERVOVALVOLE

In questa animazione invece parliamo di una valvola a 4 vie 3 posizioni con il centro chiuso. Utilizzata in quei circuiti ove l’organo regolante necessita di non mutare la sua posizione e di poterla variare di continuo. Molto simile alla valvola di prima ove invertivano la direzione dell’olio Le porte sulla valvola sono contrassegnati come P, T, A e B.

• P rappresenta porta di connessione della pompa.
• T rappresenta la porta di connessione del serbatoio.
• A e B può essere collegato ad un cilindro idraulico o un motore.

La parte colorata in blu rappresenta la bassa pressione, quella in rosso l’alta pressione. I cerchietti bianchi indicano la direzione del flusso. Le tre posizioni del pistoncino sono indicate nella parte inferiore e verranno marcati per descriverne il loro funzionamento.

CENTRALINE IDRAULICHE

Per il buon funzionamento delle servovalvole o amplificatori idraulici occorre però una fonte di alimentazione oleodinamica a portata fissa e alla giusta pressione per cui avremo bisogno di una centralina oleodinamica che gestisca il sistema.

Un impianto oleodinamico si può suddividere in tre gruppi fondamentali:

• Gruppo di trasformazione dell'energia elettrica in energia idraulica (serbatoio, accessori e motopompa).
• Gruppo di regolazione e distribuzione dell'energia idraulica (regolatori di pressione, regolatori di portata e valvole direzionali)
• Gruppo di trasformazione dell'energia idraulica in meccanica (attuatori).