Produzione di energia oleodinamica - ATTUATORI LINEALI OLEODINAMICI - VALVOLE DI REGOLAZIONE

Produzione di energia oleodinamica

I comandi oleodinamici sono formati da una serie di tubazioni  e valvole, percorse da un fluido incomprimibile, che collegano delle pompe a degli utilizzatori, che compiono un lavoro grazie all'energia di pressione dell'olio.

Pressione idrostatica: pressione esercitata sulla superficie liquida da peso della colonna di liquido sovrastante p = P_sh, dove P_s è il peso specifico.

Legge di Stevino: la pressione di un liquido in quiete, a profondità h dalla superficie libera, è uguale al prodotto del suo peso specifico per la profondità.

Principio di Pascal: una forza che agisce dall'esterno sulla superficie di un liquido, si trasmette inalterata a tutto il liquido. (torchio idraulico).

Legge di Eulero: in ogni punto di un liquido in quiete la somma dell'altezza geometrica (Z) e dell'altezza piezometrica (p/P_s) è costante.

Equazione di continuità: la portata è la quantità di liquido che attraversa una sezione di area in una certa unità di tempo. Q = SV_m, dove S è la superficie attraversata dal liquido e V_m la velocità media. L'equazione di continuità dice che la portata resta costante lungo il condotto: S₁V_m1 = S₂V_m2

Teorema di Bernoulli: in mancanza di perdite (ad esempio l'attrito), nel flusso di un liquido in una tubazione, la somma z + p₁/P_s + v₁²/2g = z₂ + p₂/P_s + v₂²/2g si mantiene costante.

Teorema di Torricelli: la velocità di flusso da un foro dipende dall'accelerazione di gravità e dalla quota della superficie libera sul foro (h). V = √ 2gh.

Perdite di carico: sono le cause che non fanno mantenere costante la somma di Bernoulli e si indicano con Y (attrito, viscosità, . ). Possono essere distribuite (su una tubazione rettilinea) o concentrate (curve, restringimenti o altre variazioni della tubazione).

Cavitazione: formazione di bolle d'aria all'interno di un liquido che opera dentro una macchina operatrice, causata dall'abbassamento di pressione (a temperatura costante) o dalla variazione di temperatura (con pressione costante). Tali bolle provocano danni nelle zone in cui il liquido subisce una variazione di velocità (le pale delle pompe idrauliche).

Centralina oleodinamica: la centralina d'alimentazione è l'insieme di componenti che preparano ed inviano l'olio in pressione agli attuatori. Secondo un criterio commerciale, si dividono in centraline speciali (realizzate per esigenze particolari, su richiesta del cliente) e standard, formate da: FILTRI permette la depurazione dell'olio da impurità che potrebbero danneggiare le valvole. Possono operare per attrazione magnetica, separazione centrifuga, deposito per gravità e arresto meccanico. Per quest'ultimo si può avere due casi: il fluido può attraversare perpendicolarmente il filtro oppure può compiere un percorso complesso all'interno del filtro. Gli elementi filtranti (contenuti nei filtri) possono avere la forma stellare o a dischi sovrapposti; i filtri possono essere per bassa o alta pressione. Sono inoltre dotati di una valvola by-pass che, aprendosi, evita che la pressione superi un cerco valore limite. SCAMBIATORE DI CALORE si utilizza quando il serbatoio non basti per il raffreddamento del liquido. Possono essere ad aria (utilizzati su installazioni mobili) o ad acqua (per installazioni fisse) e possono essere a piastra o a fascio tubero, in controcorrente o in equicorrente. STRUMENTAZIONE in generale si usa il manometro. Può esserci anche un presso stato che interviene quando la pressione supera un certo limite.

POMPA

Macchina operatrice che converte l'energia prelevata dall'albero motore in energia idraulica che viene poi trasmessa al liquido. In base alla pressione si classificano in volumetriche e turbopompe.

CARATTERISTICHE DELLE POMPE VOLUMETRICHE

Il fluido è messo in pressione a causa di una riduzione del volume. I parametri fondamentali sono: cilindrata (V), che è il volume ideale di liquido che attraversa la pompa ad una rotazione dell'albero; portata (Q), Q = η_v * V * n * 10^-3, dove η_v è il rendimento volumetrico, n la velocità di rotazione e10^-3 serve per convertire da cm³ a dm³; pressione (p), che può essere nominale, massima o minima; velocità di rotazione (n), che anch'essa può essere nominale, massima o minima; potenza idraulica (p_I), P_I = 1.63 * 10^-3 * Q * p ­(Kw); potenza meccanica, potenza che serve all'albero motore per fornire potenza idraulica; durata; potenza perduta, data da P_M - P_I.

CLASSIFICAZIONE DELLE POMPE

In base alla forma costruttiva possono essere: a pistoni, a palette, a ingranaggi, a capsulismi e a vite. Le pompe a pistoni possono essere alternativi con cilindri fissi (monocilindriche con meccanismo biella-manovella; pluricilindriche a stella, assiali e in linea) oppure rotoalternativi con cilindri mobili (assiali a testa o a piastra inclinata ed a pistoni radiali). Le pompe a palette possono avere la cassa ovale a doppia eccentricità o a rotore eccentrico. Esse sfruttano la forza centrifuga e la cilindrata può essere variata agendo sull'eccentricità. Le pompe a ingranaggi sono costituite appunto da una coppia d'ingranaggi e sono solo a cilindrata fissa. Nelle pompe a capsulismi vi è una coppia di lobi che sostiene la coppia di ruote dentate. Infine le pompe a vite sono sempre delle pompe a ingranaggi ma con una vite senza fine al posto delle ruote dentate.

ATTUATORI LINEALI OLEODINAMICI

Trasformano l'energia di pressione in energia meccanica sottoforma di spinta. Secondo il principio di funzionamento possono essere a semplice effetto (forniscono lavoro solo in un verso e il ritorno può avvenire per mezzo di una molla o con una forza esterna)o a doppio effetto (forniscono lavoro in entrambi i versi). In base alle caratteristiche costruttive possono essere a stelo semplice, a stelo passante (usati quando si ha bisogno della stessa velocità in entrambe le corse), tuffanti (solo a semplice effetto e per piccole corse), telescopici(si possono ottenere corse più lunghe del cilindro)

ATTUATORI ROTANTI OLEODINAMICI

Trasformano l'energia di pressione in energia meccanica sottoforma di moto rotatorio discontinuo. Sotto l'aspetto costruttivo possono essere a paletta o a pistone cremagliera. Gli attuatori a paletta possono essere a singola o a doppia pala, ma solo a doppio effetto e presentano un minor costo e migliori rendimenti ma con una minore precisione rispetto a quella a pistone cremagliera. Quest'ultimi possono essere sia a semplice che a doppio effetto.

VALVOLE DI REGOLAZIONE

In base alle grandezze su cui operano si dividono in regolatrici di pressione, direzione e della portata. In base alla modalità di funzionamento in valvole a tutto o niente (sono possibili solo due posizioni dell'elemento di commutazione), valvole a valore di riferimento (si commuta raggiunto un certo valore di pressione), valvole proporzionali e valvole di retroazione.

Valvole di regolazione della pressione: valvole di sicurezza, valvole riduttrici di pressione esse hanno lo scopo di mantenere una diramazione ad una pressione più bassa rispetto a quella presente nel circuito principale. Sono valvole proporzionali a retroazione. Valvole di sequenza sono valvole a valore di riferimento e consentono l'azionamento di più attuatori secondo una data sequenza.

Valvole di regolazione della direzione: valvole d'intercettazione sono simili ai rubinetti e possono essere a otturatore a piattello o a sfera, a cursore. Valvole di non ritorno; valvole distributrici on-off  (arresto e invio del fluido nei rami desiderati), possono essere a cursore (a cassetto scorrevole), a sede (vie di passaggio aperte e chiuse attraverso una sfera), rotanti. Valvole distributrici proporzionali.

Valvole di regolazione della portata: valvole strozzatrici dove si crea uno strozzamento che può essere regolato. Divisori di flusso dove la portata viene divisa in due parti. Valvole di priorità escutono dalla portata alcuni elementi del circuito per consentire una ridistribuzione tra gli elementi dell'impianto (quindi sono anche regolatrici di direzione). Valvole di regolazione della portata controllano la portata da indirizzare all'attuatore e mettono a scarico la portata eccessiva. Possono essere a taratura fissa o manuale (tramite ghiera posizionata esternamente).