Tipi di pompe idrauliche a confronto: pompe a ingranaggi, a palette e a pistoni spiegate per i macchinari

Una pompa idraulica svolge lo stesso compito fondamentale in ogni macchina: trasforma la rotazione dell'albero in un flusso d'olio. Ciò che cambia da un tipo all’altro è quanta pressione il flusso può sopportare, quanto è silenzioso, quanto bene tollera il petrolio contaminato e quanto costa acquistarlo e mantenerlo in funzione. Sulla maggior parte delle apparecchiature industriali e mobili la lista dei candidati si riduce a tre famiglie, e ciascuna di esse vince una parte diversa di quel compromesso.

La risposta breve: pressione, pulizia e ciclo di lavoro Scegli la famiglia

Se hai bisogno di restringere rapidamente il campo, è più o meno qui che arriva la decisione:

• Pompe a ingranaggi vincono in termini di costo, semplicità e tolleranza dell'olio sporco, che li rendono l'impostazione predefinita per circuiti a flusso fisso fino a circa 250 bar.
• Pompe a palette vincete grazie al funzionamento silenzioso e al flusso costante a pressioni medie, in genere da 100 a 210 bar, con design bilanciati che annullano i carichi radiali sull'albero.
• Pompe a pistoni vincono quando la pressione supera i 250 bar o quando l'efficienza, il controllo preciso e la lunga durata in cicli di lavoro pesanti contano più del prezzo di acquisto.

Tutto ciò che segue spiega perché questi limiti si trovano dove si trovano, dove si spostano nella pratica e quali dettagli in una scheda tecnica decidono effettivamente se la pompa sopravvive tre o dieci anni.

Come confrontare i tre principali tipi di pompe idrauliche

Pompe a ingranaggi: semplici, tolleranti ed economiche da possedere

Una pompa a ingranaggi intrappola l'olio tra i denti e la parete dell'alloggiamento e lo trasporta attorno all'alloggiamento fino all'uscita. Due ingranaggi ingranati, due set di cuscinetti e un kit di guarnizioni costituiscono quasi l'intera macchina. Le pompe a ingranaggi esterni sono la forma classica. Le pompe a ingranaggi interni posizionano un pignone più piccolo all'interno di una corona dentata più grande, che uniforma il flusso e riduce il rumore, sebbene il design interno costi di più da lavorare.

Ne conseguono tre conseguenze pratiche. In primo luogo, la capacità di pressione continua è compresa tra 200 e 250 bar, poiché il carico sui cuscinetti e sull'involucro cresce direttamente con la pressione. In secondo luogo, la pompa è a cilindrata fissa: il flusso dipende solo dalla velocità, quindi qualsiasi variazione della domanda deve essere gestita da una valvola, non dalla pompa stessa. In terzo luogo, le pompe a ingranaggi si guastano gradualmente. Quando gli spazi si aprono, le perdite interne aumentano, il flusso diminuisce ad alta pressione e l'olio si riscalda, ma la macchina solitamente continua a funzionare finché la perdita non diventa evidente.

Ciò rende una pompa a ingranaggi la risposta giusta quando il flusso è fisso, la filtrazione non può essere garantita o il primo costo domina la decisione. Spaccalegna, circuiti di scarico, piccole pale caricatrici e centraline di riserva vivono tutti comodamente in quella zona.

Pompe a palette: flusso silenzioso e stabile a media pressione

All'interno di una pompa a palette, le pale rettangolari scorrono dentro e fuori dalle fessure del rotore e la forza centrifuga combinata con la pressione della porta mantiene le punte premute contro un anello a camme. In un progetto bilanciato, due archi di aspirazione e due archi di scarico si trovano uno di fronte all'altro, quindi i carichi radiali sull'albero si annullano. Questo equilibrio è esattamente ciò che consente a la pompa a palette genera pressione e flusso a una pressione più elevata rispetto a una pompa a ingranaggi paragonabile e con un funzionamento notevolmente più silenzioso.

Due dettagli determinano il comportamento di una determinata pompa a palette. Il profilo dell'anello della camma imposta lo spostamento e la forma della curva di flusso, quindi un anello a spostamento variabile può modificare l'output per soddisfare la domanda. La punta della pala garantisce la tenuta: una struttura della pala a doppio labbro stringe l'anello più saldamente all'aumentare della pressione, riducendo lo scivolamento e mantenendo l'efficienza volumetrica negli ottanta superiori anche nella parte superiore della fascia di pressione.

Le pompe T6 e T7 stile Denison sono un buon punto di riferimento per la famiglia. Una singola pompa copre circuiti semplici e la stessa geometria del rotore e dell'anello si espande in configurazioni doppie e triple quando un alloggiamento deve alimentare diverse funzioni. SherTech costruisce questa gamma nella sua linea compatibile con Denison.

Pompa a Paletta Singola Denison T6/T7 per Circuiti Idraulici Pompa a palette bilanciata a cilindrata fissa con cartuccia indipendente e riferimento OEM; rilevante quando si considerano circuiti idraulici a basso ripple e configurazioni multiple. Visualizza il prodotto →

Il rumore è spesso il fattore decisivo nei macchinari che lavorano accanto all'operatore tutto il giorno. Le pompe a palette a bassa rumorosità riducono l'ondulazione della pressione regolando la geometria delle porte in modo che la transizione tra aspirazione e scarico sia graduale anziché brusca. Il vantaggio non è estetico: un’ondulazione inferiore significa meno vibrazioni nelle tubazioni, una maggiore durata del tubo e meno fatica per chiunque si trovi accanto alla macchina.

Pompa idraulica singola a palette a basso rumore serie Vickers stile V Basso-noise intra-vane pump suited to machine tools and industrial hydraulic systems; relevant where quiet operation and compact installation are priorities. Visualizza il prodotto →

Le pompe a palette trovano il loro posto nelle macchine per lo stampaggio a iniezione, nelle macchine utensili e nei circuiti mobili a media pressione. Le pompe dello sterzo sono un ramo specializzato della stessa famiglia, di solito funzionano a pressione inferiore con una valvola di flusso prioritario incorporata nel circuito in modo che la funzione dello sterzo riceva sempre l'olio per prima.

Pompe a pistone: alta pressione, alta efficienza, maggiore manutenzione

Le pompe a pistoni sostituiscono le pale scorrevoli con pistoni che scorrono nei fori di un blocco cilindri rotante. In un design assiale, un piatto oscillante o un asse piegato imposta la corsa del pistone; nella versione radiale i pistoni spingono verso l'esterno contro un anello fisso. Le pompe assiali dominano le attrezzature mobili perché sono compatte e possono essere rese variabili con un semplice controllo. Le pompe radiali sopportano le pressioni più elevate ma occupano più spazio.

I vantaggi sono reali. L'efficienza volumetrica e complessiva compresa tra il 90 e il 95% alla pressione nominale significa meno calore scaricato nell'olio, il che consente un serbatoio e un refrigeratore più piccoli. La cilindrata variabile con rilevamento del carico o compensazione della pressione adatta la portata alla domanda, quindi la macchina consuma solo la potenza effettivamente necessaria.

Il lato dei costi è altrettanto reale. Le pompe a pistoni necessitano di olio ISO 18/16/13 o migliore e una singola esplosione di contaminazione abrasiva può danneggiare irreparabilmente la canna di un cilindro o una piastra della valvola. Sono anche la famiglia più costosa da acquistare e da ricostruire, motivo per cui di solito sono riservate alle funzioni che necessitano realmente di pressione.

Le pompe con piatto oscillante in stile A10VSO sono la scelta standard per i circuiti variabili ad alta pressione, con opzioni di trasmissione passante che consentono di montare una seconda pompa sullo stesso albero.

Pompa a pistoni assiali variabili serie A10VSO 31 Pompa assiale variabile per circuiti aperti industriali, con regolazione della portata del piatto oscillante e opzioni con albero passante; rilevante quando si considerano la cilindrata variabile e il controllo della pressione. Visualizza il prodotto →

Portata fissa o variabile, singola o multipla

Il controllo della cilindrata riguarda tutte e tre le famiglie e spesso rappresenta una decisione più importante rispetto al tipo di pompa stessa. Una pompa fissa fornisce un flusso proporzionale alla velocità dell'albero e nient'altro, quindi una valvola di sicurezza deve scaricare l'eccesso. Questo è economico e prevedibile, ma spreca energia sotto forma di calore. Una pompa variabile regola la cilindrata per mantenere una pressione o un flusso impostati, risparmiando energia e riducendo la temperatura dell'olio su macchine con fasi di mantenimento lunghe.

Le modalità di montaggio vengono dopo. Le pompe doppie combinano due cilindrate in un unico alloggiamento, le pompe triple ne aggiungono una terza e i design ad albero passante consentono di azionare una pompa posteriore dall'unità anteriore. Il vantaggio è un supporto di montaggio, un giunto di trasmissione e una fornitura di olio invece di tre macchine separate.

Cartucce e pezzi di ricambio

Le parti soggette ad usura sono un altro aspetto che vale la pena controllare prima di ordinare. Nelle pompe a palette, il rotore, le pale, l'anello della camma e le piastre laterali vengono venduti come una cartuccia che scorre nell'alloggiamento esistente. La sostituzione di una cartuccia ripristina il flusso e la pressione originali a una frazione del prezzo di una pompa completa, modificando notevolmente il costo totale di proprietà nell'arco di una durata di servizio di dieci anni.

Dove la scelta cade sulle macchine edili

Le attrezzature mobili mostrano tutte e tre le famiglie che lavorano fianco a fianco sulla stessa macchina. Una pala gommata o un escavatore utilizza generalmente una pompa a pistoni per il circuito principale dell'attrezzatura, una pompa a ingranaggi o a palette per le funzioni pilota e ausiliarie e una pompa dello sterzo dedicata per il circuito dello sterzo prioritario. A ciascuna funzione viene assegnato il tipo di pompa che corrisponde alla pressione, al flusso e al rischio di contaminazione.

Il ciclo di lavoro è l’altra metà del quadro. Una pompa che funziona a piena pressione per dieci secondi ogni minuto subisce un carico termico completamente diverso da una pressione di mantenimento per ore. I circuiti mobili affrontano anche ampie oscillazioni di viscosità tra un inizio mattutino freddo e un turno pomeridiano caldo, quindi le condizioni di aspirazione a bassa temperatura sono importanti tanto quanto la pressione nominale sulla scheda tecnica. Per ulteriori informazioni su come queste pompe vengono applicate in tutto il settore, vedere la panoramica di macchine edili idraulica.

Lista di controllo per la selezione prima dell'ordine

Una volta sistemata la famiglia, esamina i seguenti punti in ordine. Manca uno di questi è il modo in cui le buone pompe finiscono per guastarsi presto.

1. Pressione e flusso: confermare la pressione continua, la pressione di picco e il flusso necessario alla velocità nominale dell'albero, non al minimo.
2. Controllo dello spostamento: decidere tra controllo fisso, con compensazione della pressione e con rilevamento del carico in base alle fasi di mantenimento del ciclo.
3. Montaggio e albero: controllare lo standard della flangia, il diametro pilota, il tipo di albero, la chiavetta o la scanalatura e il senso di rotazione.
4. Portabilità: verificare le dimensioni e le posizioni delle porte rispetto al collettore esistente o al percorso del tubo flessibile prima di impegnarsi.
5. Fluido e viscosità: abbinare la pompa all'olio in uso, inclusa la viscosità di avviamento a freddo nella mattina più fredda dell'anno.
6. Filtrazione: le pompe a ingranaggi tollerano una filtrazione grossolana, le pompe a palette necessitano di olio pulito e le pompe a pistoni necessitano di una filtrazione fine con un filtro di aspirazione di dimensioni adeguate.
7. Carico termico: stimare la generazione di calore derivante da perdite e perdite di scarico in modo che il serbatoio e il refrigeratore non siano sottodimensionati.
8. Strategia di servizio: valutare le cartucce, i kit di guarnizioni e le unità sostitutive prima dell'acquisto, non dopo il primo guasto.

SherTech Hydraulic produce componenti idraulici dal 1990, con oltre tre decenni di esperienza nella progettazione e personalizzazione alla base della sua gamma. Il catalogo copre pompe a palette delle serie compatibili Denison, Vickers, Yuken, Atos e Tokimec, pompe e motori a pistoni, motori a palette, pompe sterzo, elettrovalvole, valvole di sicurezza, tubi del cilindro trafilati a freddo e sistemi idraulici completi costruiti per un ciclo di lavoro specifico. Con diverse centinaia di tipi di componenti e più di 600 progetti consegnati, il valore pratico per un acquirente è semplice: un fornitore può abbinare una pompa a un circuito esistente o progettare l'intera unità di potenza attorno ad essa.

Se la scelta tra ingranaggio, pala e pistone sembra ancora difficile dopo aver esaminato la lista di controllo, inviare la pressione di esercizio, la richiesta di flusso, il ciclo di lavoro e le specifiche del fluido. Questi quattro numeri di solito risolvono rapidamente la questione.