Pompa ad ingranaggi

Le pompe a ingranaggi sono pompe volumetriche ampiamente utilizzate in ambito idraulico, che generano una portata volumetrica grazie alla rotazione di ingranaggi che si innestano tra loro. Sono fondamentali per l’alimentazione dei sistemi idraulici in una vasta gamma di applicazioni industriali e mobili. La loro struttura robusta e la capacità di funzionare ad alte pressioni le rendono la scelta preferita di ingegneri e tecnici che necessitano di soluzioni affidabili ed efficienti per il trasporto dei fluidi.

Funzionamento di una pompa a ingranaggi

Il funzionamento di base di una pompa a ingranaggi si basa sul principio di spostamento. Due o più ingranaggi si ingranano all’interno di un alloggiamento. Uno degli ingranaggi, il cosiddetto ingranaggio motore, è azionato da un motore esterno. Questo ingranaggio motore aziona a sua volta l’ingranaggio o gli ingranaggi condotti.

Processo di aspirazione

Sul lato di aspirazione della pompa, i denti degli ingranaggi si disinnestano. In questo modo aumenta il volume tra i denti e l’alloggiamento, generando una depressione. Questa depressione aspira il fluido idraulico dal serbatoio di alimentazione nelle camere degli ingranaggi che si formano.

Fase di mandata

Il fluido intrappolato viene trasportato dai denti rotanti lungo la parete del corpo della pompa verso il lato di mandata. Poiché gli ingranaggi si ingranano nuovamente sul lato di mandata, il volume tra i denti si riduce. Il fluido viene così espulso dalle camere dentate e convogliato sotto pressione nel sistema idraulico. Nelle pompe a ingranaggi interni, un cuneo di tenuta o una falce impedisce un cortocircuito idraulico tra il lato di aspirazione e quello di mandata.

Struttura e componenti

Le pompe a ingranaggi sono costituite da diversi componenti chiave che collaborano per garantire la funzione di pompaggio.

Carter

Il corpo racchiude gli ingranaggi e forma le camere di aspirazione e di mandata. È costruito in modo robusto per resistere alle pressioni che si generano durante il funzionamento.

Ingranaggi

Gli ingranaggi sono il cuore della pompa. Nelle pompe a ingranaggi esterni sono presenti due ingranaggi identici, mentre nelle pompe a ingranaggi interni vengono utilizzati una corona dentata interna e un pignone più piccolo con dentatura esterna.

Cuscinetti e supporti

Gli ingranaggi sono supportati da cuscinetti che consentono una rotazione precisa e assorbono le forze radiali e assiali.

Albero motore

L’albero motore trasmette l’energia meccanica dal motore all’ingranaggio di trasmissione.

Tipi di pompe a ingranaggi

Esistono diverse forme costruttive di pompe a ingranaggi, che si differenziano per la loro struttura e le loro caratteristiche specifiche. I tipi più comuni sono le pompe a ingranaggi esterni e le pompe a ingranaggi interni.

Pompe a ingranaggi esterni

Le pompe a ingranaggi esterni sono le pompe a ingranaggi più comunemente utilizzate. Sono costituite da due ingranaggi con dentatura esterna che si ingranano l’uno nell’altro. Un ingranaggio viene azionato e aziona l’altro. Il fluido viene trasportato negli spazi tra i denti lungo la parete dell’alloggiamento dal lato di aspirazione a quello di mandata.

Caratteristiche delle pompe a ingranaggi esterni

• Struttura semplice: costruzione robusta ed economica.
• Pressioni elevate: possono raggiungere pressioni fino a 280 bar.
• Struttura compatta: ingombro ridotto.
• Ampia gamma di applicazioni: versatili nell’impiego in impianti idraulici mobili e fissi.

Pompe a ingranaggi interni

Le pompe a ingranaggi interni sono costituite da un pignone con dentatura esterna che si innesta in una corona dentata interna. Tra i due ingranaggi si trova un cuneo di tenuta a forma di falce che separa il lato di aspirazione da quello di mandata.

Caratteristiche delle pompe a ingranaggi interni

• Bassa rumorosità: funzionamento particolarmente silenzioso, ideale per applicazioni sensibili al rumore.
• Buone prestazioni di aspirazione: si riempiono lentamente di fluido idraulico, garantendo un funzionamento estremamente silenzioso.
• Elevata efficienza: grazie al continuo aumento e diminuzione del volume.
• Struttura compatta: nonostante la costruzione più complessa, spesso poco ingombranti.

Vantaggi e svantaggi delle pompe a ingranaggi

Le pompe a ingranaggi offrono una serie di vantaggi che le rendono interessanti per molte applicazioni idrauliche, ma presentano anche alcune limitazioni.

Vantaggi

• Struttura robusta: insensibili alle impurità presenti nel fluido idraulico.
• Elevata sicurezza di funzionamento: funzionamento affidabile anche in condizioni difficili.
• Struttura compatta: ingombro ridotto, che facilita l’integrazione nelle macchine.
• Costi contenuti: spesso più economiche da acquistare rispetto ad altri tipi di pompe.
• Facile manutenzione: la struttura relativamente semplice facilita gli interventi di manutenzione.
• Portata costante: forniscono un flusso di mandata uniforme, aspetto importante per molte applicazioni.

Svantaggi

• Pulsazioni: la portata può presentare lievi pulsazioni, in particolare nelle pompe a ingranaggi esterni.
• Rumorosità: le pompe a ingranaggi esterni possono essere, in determinate circostanze, più rumorose rispetto ad altri tipi di pompe. Le pompe a ingranaggi interni sono tuttavia notevolmente più silenziose.
• Campi di pressione limitati: sebbene raggiungano pressioni elevate, sono spesso inferiori alle pompe a pistoni assiali nelle applicazioni ad altissima pressione.
• Rendimento: il rendimento volumetrico può diminuire a bassi regimi e alte pressioni.

Applicazioni delle pompe a ingranaggi nell’idraulica

Grazie alla loro versatilità e robustezza, le pompe a ingranaggi trovano applicazione in numerosi settori dell’idraulica.

Macchine mobili

Le pompe a ingranaggi sono indispensabili nelle macchine edili come escavatori, pale gommate e gru. Alimentano i cilindri e i motori idraulici responsabili del movimento delle attrezzature di lavoro. Vengono utilizzate anche nelle macchine agricole come trattori e mietitrebbiatrici.

Impianti industriali

Nell’industria manifatturiera, le pompe a ingranaggi vengono utilizzate in macchine utensili, presse, presse a iniezione e altri impianti di produzione. Controllano i movimenti, generano forze di serraggio e consentono posizionamenti precisi.

Tecnica di trasporto

Nella tecnica di trasporto, ad esempio nei carrelli elevatori, nelle piattaforme di sollevamento e negli ascensori, le pompe a ingranaggi garantiscono la forza di sollevamento e il movimento necessari.

Tecnica automobilistica

Anche nei veicoli commerciali, come autocarri e veicoli municipali, le pompe a ingranaggi vengono utilizzate per i servosterzi, i dispositivi di ribaltamento e altre funzioni idrauliche.

Norme e direttive per le pompe a ingranaggi

La sicurezza e le prestazioni delle pompe a ingranaggi nei sistemi idraulici sono garantite da una serie di norme e direttive. Questi standard sono fondamentali per la progettazione, il funzionamento e la manutenzione.

DIN EN ISO 4413

Questa norma è fondamentale per i sistemi di azionamento idraulici e stabilisce regole generali per la progettazione e il funzionamento sicuro. Tratta aspetti quali la limitazione della pressione, i tubi flessibili e la documentazione degli impianti idraulici.

DIN EN ISO 12100

Questa norma riguarda la sicurezza delle macchine e fornisce principi generali di progettazione rilevanti anche per i sistemi di controllo idraulici.

DIN EN ISO 13849 (parte 1 e 2)

Questa serie di norme tratta le parti dei sistemi di comando relative alla sicurezza e integra i requisiti per i sistemi idraulici al fine di garantire la sicurezza funzionale.

Norme di fissaggio (SAE, DIN, UNI)

Per la compatibilità e l’intercambiabilità delle pompe a ingranaggi, le norme internazionali di fissaggio come SAE, DIN e UNI sono di grande importanza. Queste norme definiscono le dimensioni di flange, perni e attacchi.

Fluidi idraulici

La scelta del fluido idraulico corretto è fondamentale per la durata e le prestazioni di una pompa a ingranaggi. Norme come la DIN 51 524 (parte 2–3) e la ISO VG 10–68 secondo la DIN ISO 3448 stabiliscono i requisiti per gli oli idraulici, compresi gli intervalli di viscosità e la resistenza alla temperatura.

Manutenzione e cura

Una manutenzione regolare è fondamentale per la durata e il funzionamento affidabile delle pompe a ingranaggi.

Gestione dei fluidi

La pulizia del fluido idraulico è di fondamentale importanza. Le impurità possono causare usura e guasti. È quindi indispensabile sostituire regolarmente i filtri ed effettuare analisi del fluido.

Controllo della tenuta

Controlli regolari per individuare eventuali perdite nelle guarnizioni e nei raccordi aiutano a evitare perdite di pressione e a mantenere l’efficienza della pompa.

Controllo dell’usura

Il monitoraggio del rumore, delle vibrazioni e della portata può indicare precocemente segni di usura. Se necessario, i componenti usurati come cuscinetti o ingranaggi devono essere sostituiti.

Monitoraggio della temperatura

Il surriscaldamento del fluido idraulico può ridurre notevolmente la durata della pompa e di altri componenti. È quindi importante monitorare la temperatura di esercizio.

Conclusione

Le pompe a ingranaggi sono componenti indispensabili nell’idraulica moderna. La loro struttura robusta, la capacità di generare pressioni elevate e la loro versatilità le rendono la scelta ideale per un’ampia gamma di applicazioni nel settore industriale e in quello mobile. Il rispetto delle norme pertinenti e un’attenta manutenzione garantiscono un funzionamento affidabile ed efficiente dei sistemi idraulici. Il continuo sviluppo, in particolare nel settore delle pompe a ingranaggi interni, contribuisce ad ampliarne costantemente le prestazioni e il campo di applicazione.