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Ripensare il serbatoio idraulico

Qualsiasi produttore di motori o di attrezzature concorderà nell'affermare che lo spazio è una risorsa preziosa e limitata.

Questo è il motivo per cui gli ingegneri, quando progettano un sistema idraulico, spesso considerano secondario il serbatoio del fluido e, in qualche modo, a ragione: è visto come un'unità passiva che trattiene l'eccesso di olio idraulico quando non serve al sistema. Come tale, il serbatoio idraulico viene spesso posizionato ovunque ci sia posto, nelle fasi finali della progettazione del veicolo o del sistema.

Questo pensiero è comprensibile, almeno in una certa misura. Il serbatoio dell'olio idraulico non deve ostacolare un sistema efficiente. Deve essere sufficientemente ampio da adattarsi al cambiamento di livelli e di portata del fluido e, se ciò significa la collocazione in un punto scomodo per il design, spesso è visto come un compromesso accettabile.  Ma si può affermare che c'è un valore nel rendere ogni componente il più efficiente possibile, anche quello che sembra secondario.

Quindi abbiamo posto la domanda: e se ci fosse un modo migliore?

La soluzione per un serbatoio su misura che possa essere più piccolo e più flessibile rispetto ai modelli di serbatoio convenzionali.

E se il serbatoio idraulico potesse essere un vantaggio netto per l'intero sistema idraulico e semplificare la vita del team di ingegneri? Il vecchio adagio "Se non è rotto, non aggiustarlo", tipicamente si applica qui: ci sono altri elementi sotto il cofano che meritano l'attenzione dei progettisti. Ma la soluzione per un serbatoio idraulico già pronta che sia più efficiente e che aggiunge prestazioni e affidabilità è il sogno di ogni team di progettazione. La realizzazione di un serbatoio su misura per il sistema, realizzato con componenti ideali che collaborano a rendere l'intero sistema più efficiente sfruttando al massimo lo spazio dato. Questa idea riduce di molto il problema che deriva dal montaggio del serbatoio e dei suoi vari componenti in quel determinato spazio.

Grande per un motivo

Molti serbatoi sono collocati sul lato più largo perché la capacità del serbatoio è generalmente determinata dal tempo di permanenza del fluido di ritorno. Ciò significa che se nel sistema scorrono 380 litri (100 galloni) al minuto, un serbatoio con un rapporto di flusso di due a uno dovrebbe contenere 190 litri (50 litri). Ogni litro che rientra nel serbatoio rimarrà per almeno un minuto prima di tornare in circolo nel sistema, in modo che l'aria intrappolata abbia il tempo di uscire dal fluido.

Le soluzioni per il serbatoio integrato possono aiutare a migliorare le prestazioni totali del sistema idraulico.

Questi numeri sono semplici esempi, al contrario dei casi specifici. Il punto è che il tempo di permanenza determina le dimensioni del serbatoio perché i progettisti del sistema devono consentire il tempo di dissipamento dell'aria. L'aria intrappolata - aria libera che fuoriesce dal sistema, tipicamente all'ingresso della pompa o attraverso le guarnizioni usurate dei cilindri, che si mescola con l'olio mentre viene pressurizzato - può essere in molti modi dannosa per il sistema, tanto quanto i contaminanti come lo sporco e l'acqua. Non vogliamo che l'aria ritorni nel sistema dove può essere la causa di vibrazioni, rumore eccessivo, usura inutile, aumento dell'ossidazione dei fluidi e minore precisione durante l'utilizzo dei controlli.

Essere il meglio in azione

Se osserviamo come il serbatoio agisce, possiamo rendere più efficiente il suo compito. Generalmente, la filtrazione dei contaminanti è un processo separato dalla deaerazione. I contaminanti vengono filtrati all'ingresso del serbatoio e l'aria si elimina mentre il fluido staziona nel serbatoio. Ma quel processo di deaerazione naturale spesso forza la mano degli ingegneri nella decisione riguardo alle dimensioni del serbatoio.

Supponiamo che tu voglia che la grandezza del serbatoio sia la metà delle dimensioni, utilizzando un rapporto di flusso di sei a uno. Ciò significa che potresti ridurre le dimensioni a un serbatoio da 75 litri (20 galloni) per un sistema di flusso da 454 litri (120 galloni) al minuto. Generalmente, questa è una sfida perché se il serbatoio è più piccolo, le bolle d'aria nel fluido non hanno tempo a sufficienza per salire naturalmente verso l'alto. Se utilizzerai un filtro idraulico multifunzione, che elimina l'aria intrappolata contemporaneamente al filtraggio dei contaminanti però, non sarà necessario lasciare stazionare il fluido a lungo, potendo quindi progettare serbatoi più piccoli.

% di deaerazione dell'olio idraulico
Una minore percentuale di aerazione si traduce in migliori prestazioni idrauliche. I filtri di deaerazione Donaldson mantengono l'aerazione all'1,5% o inferiore. La perdita di efficienza e il rumore diventano un problema a livelli più elevati di areazione*.

Rispetto ai serbatoi tradizionali, questo serbatoio più piccolo ed efficiente offre molteplici vantaggi sia al produttore di attrezzature originali (OE) sia ai suoi utenti finali. Per l'OE, un serbatoio più piccolo e di dimensioni più flessibili può inserirsi in diversi punti del sistema, massimizzando l'efficienza del progetto. Inoltre si utilizza anche meno materiale, il che riduce i costi. E se il serbatoio contiene la metà del fluido, è necessario molto meno fluido nell'intero sistema, il che riduce ulteriormente i costi di produzione (o prima scelta).

Per i proprietari di attrezzature, meno fluido trattenuto da un sistema significa che meno olio idraulico da acquistare per tutta la durata del sistema. I proprietari e gli operatori delle attrezzature spesso parlano di come l'efficiente deareazione del fluido idraulico fornisca una macchina più silenziosa, un controllo più preciso e una minore usura, il che significa una maggiore durata delle attrezzature e minori costi di proprietà. Questi sono tutti vantaggi che sono direttamente riconducibili alla progettazione efficiente e intelligente dell'OE.

Più semplici. Più piccoli. Più intelligenti.

I nostri serbatoi idraulici sono progettati per ottimizzare lo spazio e le prestazioni: fino al 50% di riduzione delle dimensioni del serbatoio. Progettando lo spazio disponibile sulle apparecchiature e integrando la filtrazione di disaerazione nel sistema, i nostri serbatoi sono dimensionati in modo ottimale per la vostra piattaforma.

La tecnologia è qui

La buona notizia per i produttori di attrezzature è che questo ipotetico sistema di serbatoio idraulico non è più ipotetico. Non c'è più la necessità di creare spazio extra per un serbatoio ingombrante e poco flessibile di forma cubica, né c'è la necessità di reperire componenti solo per inserire un serbatoio in uno spazio per cui non è stato progettato.

Quindi, c'è esiste un modo migliore per costruire serbatoi per fluidi idraulici? Sì. Non solo è possibile creare serbatoi più piccoli ma serbatoi delle "dimensioni giuste", semplicemente ripensando all'intero processo. È ora possibile prendere un progetto per un macchinario e costruire un sistema di serbatoi chiavi in mano specifico per quel progetto. Ciò offre agli ingegneri un maggiore controllo e toglie la pressione per fare spazio a un serbatoio ingombrante e scomodo, assicurandosi invece che sia parte integrante del sistema.

Immagina un serbatoio idraulico che viene realizzato completamente e senza preoccupazioni, pronto per l'installazione nel tuo spazio con tutti i componenti inclusi. Inoltre aggiunge un'ulteriore protezione sia dall'aria intrappolata sia da altri contaminanti.

Questo significa ripensare al serbatoio idraulico.

 

*Test condotto in laboratorio, simulando una perdita d'aria continua nel sistema per 30 minuti consecutivi.
Questo articolo è stato pubblicato originariamente a luglio 2020 su FluidPowerJournal.com.

 

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