Protezione dei componenti del gruppo propulsore: Come è migliorata la ventilazione

Di Dustin Waller, Ingegnere del progetto R&D, Integrated Venting Solutions di Donaldson

Il gruppo propulsore è il muscolo di un veicolo. Durante il normale funzionamento, componenti quali assi, trasmissioni e scatole di trasmissione di potenza subiscono rapidi cambiamenti di pressione differenziale che possono sollecitare tenute e guarnizioni dei loro involucri protettivi. Questi corpi filtro devono avere un modo per scambiare aria con l'ambiente, evitando l'ingresso di acqua, sporcizia e detriti che possono danneggiare i lubrificanti ed erodere le parti metalliche fondamentali.

Lo sfiato del gruppo propulsore svolge questa duplice funzione: tenere fuori i contaminanti mentre uniforma la pressione dell'aria all'interno e intorno agli involucri sigillati. La ventilazione è progettata per prolungare la durata del sistema di trazione.

Negli ultimi anni si sono verificati miglioramenti significativi nella tecnologia di ventilazione. Gli innovativi sfiati a membrana, sviluppati appositamente per i gruppi propulsori da Donaldson Company, sono stati progettati per offrire importanti vantaggi:

• Dimensioni compatte e standard che riducono lavoro, tempo e complessità di installazione;  
• Un prefiltro olio a coalescenza per migliorare le prestazioni dello sfiato e la vita funzionale;
• Molteplici opzioni di collegamento per un'ampia gamma di requisiti di fabbricazione; e
• Tecnologia di base che può essere modificata per applicazioni personalizzate.

Ogni progresso e i suoi vantaggi sono discussi qui.

La sfida della pressione differenziale

Innanzitutto, è utile esaminare perché la pressione differenziale è una minaccia costante per i sistemi di trazione. All'interno dell'involucro sigillato attorno a un asse o a una scatola di trasmissione, il volume dell'aria si espande e si contrae al variare della temperatura, molte volte al giorno per un veicolo tipico. Ad esempio, quando i pendolari avviano le proprie auto nelle mattinate fredde e guidano verso il posto di lavoro, l'attrito nel sistema di trazione riscalda ed espande rapidamente l'aria all'interno dei componenti sigillati. Se i veicoli riscaldati incontrano condizioni stradali fredde, al contrario, l'aria riscaldata si raffredda e si contrae rapidamente (Figura 1).

Con una forza sufficiente, la pressione differenziale può deformare il corpo filtro e compromettere le tenute, far entrare contaminanti o consentire perdite di fluido indesiderate. Sebbene, in teoria, una semplice apertura nel corpo filtro possa alleviare la pressione, uno sfiato a membrana fornisce una barriera protettiva consentendo al corpo filtro del componente di "respirare".

Design convenzionale dello sfiato

Per decenni, il metodo prevalente di ventilazione del gruppo propulsore è stato quello di introdurre un tubo di sfiato in gomma o in plastica dal componente a un livello sopra la linea di guado e di chiudere il tubo con una capsula di sfiato. Il tubo semi-chiuso funziona in modo molto simile a un boccaglio, permettendo lo scambio d'aria dentro e fuori. 

Gli svantaggi principali di questa soluzione erano la lunghezza del tubo e la sua complessa installazione. Richiedendo clip, morsetti, cablaggio, elementi del telaio e tubi lunghi fino a 3 m/10 piedi o più, l'instradamento comporta tempi e manodopera considerevoli durante la fabbricazione e l'assistenza. Una corretta installazione può essere complessa e può essere difficile da standardizzare su diversi modelli di veicoli. Se lo sfiato del tubo non è adeguatamente chiuso, l'aerosol d'olio può accumularsi sull'uscita e sulle superfici vicine, producendo la sgocciolatura indesiderata visibile sul pavimento del garage e nel parcheggio. 

Importanza dei prefiltri protettivi a membrana

Per funzionare in modo ottimale, una membrana di sfiato del gruppo propulsore con attacco diretto deve rimanere priva di residui di olio. La più grande minaccia per la ventilazione è la forte esposizione ai lubrificanti, che può causare un accumulo di pellicola d'olio che riduce la permeabilità. Per questo motivo, è molto importante progettare un prefiltro a coalescenza nello sfiato, per proteggere la membrana principale dalle incrostazioni di olio. 

Altri produttori di sfiati hanno utilizzato media filtranti assorbenti per questo prefiltro a coalescenza. Donaldson adotta un approccio fondamentalmente diverso, impiegando i suoi esclusivi media filtranti oleorepellenti Synteq™. È noto che i media filtranti assorbenti assorbono olio e si impregnano, mentre quelli Synteq respingono l'olio e, in effetti, soddisfano i gradi di repellenza all'olio fino a 8, secondo AATCC 188-1992** (Figura 4).  

Intrappolando al massimo l'olio in eccesso nella fase di coalescenza e rimettendolo nel componente del gruppo propulsore, i media filtranti prefiltro esclusivi di Donaldson supportano prestazioni di sfiato della membrana e durata elevate. Synteq è la stessa tecnologia utilizzata nei filtri olio Blue® di Donaldson, progettata per l'industria dei motori per impieghi pesanti. Donaldson ha oltre 100 anni di esperienza nella filtrazione di veicoli esigenti. 

Design e integrazione personalizzati

Non esistono due esigenze di ventilazione del gruppo propulsore esattamente uguali. Per offrire una maggiore versatilità, Donaldson è il primo a offrire due tipi di sfiato con attacco diretto: il PTV a tubo flessibile, che si collega a un tubo o a un tubo flessibile di sfiato, e il PTV a vite, che si infila nel componente del gruppo propulsore. Entrambi possono essere facilmente integrati nella maggior parte delle configurazioni di gruppo propulsore.

Inoltre, Donaldson modifica periodicamente la propria tecnologia di ventilazione di base per applicazioni personalizzate, avendolo fatto recentemente con i principali OEM del settore automobilistico e dei fuoristrada. È possibile personalizzare diverse opzioni di membrana con diversi livelli di permeabilità e di protezione dall'acqua, così come le dimensioni del corpo filtro, il colore e i metodi di integrazione. Gli ingegneri collaborativi e i project manager dell'azienda si dedicano a soddisfare le esigenze di clienti altamente specializzati e lavorano a stretto contatto con i team OEM durante tutto il processo di progettazione, verifica e implementazione.