Come scegliere una pompa idraulica

Esistono quattro tipi di pompe idrauliche:

• Pompe a ingranaggi
• Pompe a pistone
• Pompe a palette
• Pompe a vite

Pompe a ingranaggi

Pompe a ingranaggi

Le pompe a ingranaggi hanno pochissimi componenti mobili. Sono costituite da due ruote dentate che ingranano l’una nell’altra. Hanno una portata costante e generalmente operano a pressioni comprese tra 50 e 210 bar. Le pompe a ingranaggi sono le pompe con le più alte velocità di lavoro e possono raggiungere i 3000-6000 rpm (giri al minuto).

Vantaggi: 

• Basso costo d’acquisto
• Cilindrata fissa

Svantaggi:

• Bassa efficienza volumetrica

Le pompe a ingranaggi, a loro volta, si dividono in due tipi: a ingranaggi esterni e a ingranaggi interni.

Pompe a ingranaggi esterni:

• Nelle pompe a ingranaggi esterni, solo una delle ruote dentate, la ruota motrice, è collegata alla trasmissione. L’altra ruota dentata si muove invece in direzione opposta, ingranata alla ruota motrice. 

Esistono pompe a doppio ingranaggio esterno, che consistono in due pompe a ingranaggi azionate dallo stesso albero. Il vantaggio delle pompe a doppio ingranaggio esterno è che possono alimentare due circuiti idraulici indipendenti o fornire una portata maggiore a uno stesso circuito.

Pompe ad ingranaggi interni:  

• Sono costituite da una ruota dentata interna eccentrica e una ruota dentata esterna, chiamata “corona”. 
• Durante la rotazione degli ingranaggi, quando le ruote si sganciano, una certa quantità di fluido viene aspirata e va a riempire lo spazio lasciato tra i denti della ruota interna e della ruota esterna fissata alle pareti della scatola.
• Quando i denti ingranano nuovamente, il fluido viene espulso verso l’uscita: il ciclo di pompaggio è dunque completo. 

Vantaggi:

• Molto silenziose
• Garantiscono una portata costante

Pompa a pistone

Pompe a pistone

Le pompe idrauliche a pistone sono in grado di pompare flussi molto elevati ad alte pressioni. Il loro principio di funzionamento si basa sul movimento alternato dei pistoni. I pistoni hanno un’eccellente capacità di tenuta, che permette loro di funzionare ad alte pressioni senza perdite significative di fluido.

Vantaggi:

• Offrono la migliore efficienza volumetrica complessiva
• Generano pressioni più elevate di qualsiasi altro tipo di pompa
• Sono affidabili 
• Hanno un’alta densità di potenza
• Esistono modelli a cilindrata variabile e modelli a cilindrata fissa

Svantaggi:

• Sono le pompe idrauliche più costose

I pistoni possono essere montati in due modi: radialmente o assialmente.

Montaggio assiale: 

Le pompe a pistoni assiali funzionano in base all’inclinazione di una piastra o di un asse. 

• Nelle pompe a pistoni assiali a piastra inclinata i pistoni rotanti sono tenuti a contatto con la piastra e l’inclinazione di questa determina la corsa del pistone.
• Nelle pompe ad asse inclinato la cilindrata dipende dall’angolo di rotazione: i pistoni si muovono all’interno dei cilindri quando l’asse ruota. 

Montaggio radiale 

I costruttori propongono due tipi di pompe a pistoni radiali. 

• Con blocco cilindri eccentrico: la rotazione del pistone avviene all’interno di un anello esterno rigido. L’eccentricità determina la corsa del pistone. 
• Con albero eccentrico: l’albero eccentrico rotante imprime al pistone dei movimenti radiali oscillanti. 

Vantaggi: 

• Alcune pompe a pistoni radiali possono avere più uscite indipendenti.

Pompa a palette

Pompe a palette

Sono costituite da un rotore con scanalature radiali, nelle quali sono alloggiate delle palette rettangolari. Le palette, di conseguenza, si muovono radialmente.

Vantaggi:

• La loro efficienza volumetrica è generalmente superiore a quella delle pompe a ingranaggi.
• Sono meno rumorose, anche a velocità elevate (fino a 3 000 giri/min).
• Possono avere cilindrata fissa o variabile.
• Nel caso delle pompe a portata variabile, è possibile ridurre la portata se necessario e quindi ridurre il consumo di energia.

Svantaggi:

• Sono più costose delle pompe a ingranaggi (ma più economiche delle pompe a pistoni).
• Essendo le palette soggette a sollecitazioni di flessione dovute alla pressione di scarico, queste pompe sono fragili.

Pompa a cilindrata variabile di HAWE Hydraulik SE

La cilindrata di una pompa corrisponde al volume del fluido pompato, a seconda del modello, dagli ingranaggi, dalle palette o dai i pistoni durante un ciclo completo. Per fare un esempio, ciò significa che, salvo perdite, una pompa con una capacità di 30 cm³ pomperà 30 ml di fluido per ciclo operativo. 

• Con una pompa a cilindrata fissa, chiamata anche pompa a flusso costante, non è possibile modificare la quantità di fluido movimentata durante uno stesso ciclo di pompaggio.
• Con una pompa a cilindrata variabile, o pompa a flusso variabile, invece, è possibile regolare la quantità di fluido durante un ciclo di pompaggio.

Il vantaggio principale di poter ridurre la cilindrata di una pompa è quello di risparmiare energia qualora un dato circuito non richieda un funzionamento a piena potenza.

Le pompe a pistone e le pompe a palette possono essere a cilindrata fissa o variabile, a seconda del modello. Le pompe a ingranaggi, invece, hanno sempre una cilindrata fissa.

La scelta di una pompa idraulica verrà effettuata in base alle seguenti caratteristiche: 

• Pressione (Δp), espressa in bar.
• Portata (Qv), chiamata anche flusso, che è espressa in l/min. Corrisponde al volume di fluido fornito dalla pompa in un determinato periodo di tempo.
• Cilindrata, espressa in cm³, che corrisponde al volume di fluido pompato per ciclo.
• Velocità di rotazione (N), espressa in rpm.
• Potenza (Ph), espressa in kW.
• Efficienza, che corrisponde all’energia utile della pompa dopo le perdite che si verificano principalmente a causa dell’attrito (frizione). 

Calcolo della potenza di una pompa idraulica:

                                                  Portata (l/min) * Pressione (bar)

Potenza idraulica (kW) = —————————————-

                                                                 600

50 bar 

• La pressione di utilizzazione è raramente inferiore a 50 bar.

210-300 bar: pompe a ingranaggi

• La pressione massima è generalmente inferiore a 250 bar.
• La maggior parte delle pompe a ingranaggi funziona con pressioni fino a 210 bar.
• Alcune pompe con ingranaggi interni sono in grado di fornire una pressione massima di 300 bar.

300-450 bar: pompe a pistone 

• Funzionano a pressioni elevate, di circa 450 bar.
• Le pompe da 300-350 bar sono sempre più usate nei circuiti aperti.
• 420 bar è la pressione massima utilizzata, ad esempio, per l’azionamento idrostatico in circuiti chiusi.

700 bar

• È la pressione usata per i cilindri delle attrezzature di movimentazione del carico.

7.000 bar: pompe idropneumatiche

10.000 bar: moltiplicatori di pressione

Pompe a ingranaggi esterni

• Trovano impiego principalmente in applicazioni industriali e altre applicazioni idrauliche, ad esempio all’interno di macchine spaccalegna e ascensori.

Pompe a ingranaggi interni 

• Vengono utilizzate principalmente nei sistemi idraulici fissi (ad esempio, macchine utensili, presse, ecc.) e nei veicoli destinati ad un uso in spazi ristretti (carrelli elevatori elettrici, ecc.). 

Pompe a palette

• Trovano impiego non solo nell’industria, specialmente nelle macchine per la pressofusione e per lo stampaggio a iniezione, ma anche nelle macchine per la costruzione e i lavori pubblici.

Pompe a pistone

• Sono destinate ad applicazioni che richiedono alte pressioni (da 400 bar a 700 bar), come presse, macchine per la lavorazione della plastica, macchine utensili e macchine da costruzione. 
• Vengono utilizzate per azionare cilindri idraulici in situazioni di forte carico.
• Trovano impiego anche in attrezzature mobili e di costruzione, macchine per la formatura e lo stampaggio dei metalli, macchine utensili e macchinari per campi petroliferi.
• Alcune pompe a pistone sono usate anche per trasportare il petrolio e il gas naturale ad alta pressione negli oleodotti.
• Trovano impiego anche nelle macchine da taglio a getto d’acqua. In questo caso il fluido idraulico è acqua e non olio. Servono anche a pompare liquidi viscosi ad alta pressione, come il petrolio greggio.

Pompe a vite

• Vengono utilizzate per pompare liquidi viscosi ad alta pressione, come il petrolio greggio.