Pompe a ingranaggi per impianti idraulici: come specificarle e abbinarle

Una pompa sostitutiva con flangia a due bulloni, quando il riduttore ne prevede quattro, non può essere montata sulla macchina. Lo stesso vale per un albero con un numero errato di scanalature. Una pompa con il senso di rotazione sbagliato si monta senza problemi e poi funziona a secco nel giro di pochi secondi. La maggior parte dei guasti delle pompe a ingranaggi per olio sul campo deriva da una di queste lacune nelle specifiche: questa guida spiega come specificare l'unità, confrontarla con l'originale e approvvigionarla con meno sorprese.

Che cosa fa una pompa a ingranaggi per olio in un circuito idraulico

Una pompa a ingranaggi idraulica è una pompa a cilindrata fissa. Trasforma la rotazione dell'albero in un flusso costante di olio, trasportando il fluido negli spazi tra i denti degli ingranaggi e l'alloggiamento. La pompa non genera pressione da sola. La pressione si accumula solo quando il flusso incontra la resistenza di cilindri, motori e valvole.

Sul lato di aspirazione, gli ingranaggi si disingranano e aprono una cavità che si riempie di olio. L'olio intrappolato si sposta quindi lungo l'esterno di ciascun ingranaggio, contro la parete dell'alloggiamento, finché i denti non si ingranano di nuovo sul lato di mandata e lo spingono fuori. La cilindrata è determinata dalla geometria degli ingranaggi, quindi a ogni giro viene spostato lo stesso volume. L'unico modo per modificare la portata è cambiare la velocità dell'albero.

Poiché la portata è fissa, il circuito richiede una valvola di sicurezza. Senza di essa, una linea bloccata o un attuatore in stallo faranno aumentare la pressione fino al cedimento di qualche componente.

Design a ingranaggi esterni e interni

Una pompa a ingranaggi esterni utilizza due ingranaggi cilindrici a denti dritti delle stesse dimensioni, che ingranano affiancati in un alloggiamento a forma di otto. Uno è condotto e l'altro è folle. È il design compatto ed economico presente sulla maggior parte delle macchine mobili, dei trattori e dei gruppi di potenza. Tollera una certa contaminazione, è semplice da revisionare ed è disponibile in un numero molto elevato di cilindrate.

Una pompa a ingranaggi interni fa ruotare un piccolo ingranaggio esterno all'interno di una corona più grande con denti interni, di solito con un distanziatore a forma di mezzaluna tra i due. Il gerotor è una variante senza mezzaluna, in cui un rotore interno con un dente in meno ruota all'interno di un rotore esterno. Entrambi i design sono più silenziosi e producono meno pulsazioni. Tendono a essere utilizzati per applicazioni più specifiche, come gruppi di potenza industriali silenziosi, lubrificazione e circuiti di alimentazione.

Come si collocano le pompe a ingranaggi rispetto alle pompe a palette e a pistoni

Le pompe a ingranaggi sono la scelta giusta per applicazioni a portata fissa a pressione moderata in cui contano costo, compattezza e tolleranza alla contaminazione. Le pompe a palette, come le famiglie T6/T7 o PV2R, sono più silenziose e adatte a macchine industriali che richiedono una portata costante a media pressione. Le pompe a pistoni a cilindrata variabile, comprese le famiglie A10VO e A4VG, sono utilizzate quando il circuito richiede load sensing, compensazione della pressione o pressioni continue molto elevate. Costano di più e richiedono un olio più pulito.

Quale tipo di pompa idraulica a ingranaggi è adatto alla tua applicazione?

La scelta del tipo di pompa idraulica a ingranaggi si riduce a tre domande. Quanti circuiti indipendenti gestisce la macchina? Di quale pressione di esercizio ha bisogno ciascuno? Come viene azionata la pompa (motore endotermico, motore elettrico, riduttore o presa di forza)? Una volta risposto a queste domande, di solito avrai una o due configurazioni candidate prima ancora di considerare la cilindrata.

Pompe a ingranaggi esterni singole

Una pompa a ingranaggi esterni a sezione singola alimenta un solo circuito ed è la scelta predefinita per la maggior parte delle applicazioni su pale caricatrici, ribaltabili, sollevatori e piccole centraline idrauliche. I gruppi con corpo in alluminio costituiscono la maggior parte del mercato dei ricambi. Tra le famiglie più comuni troviamo AZPF (Rexroth), ALP (Marzocchi), GHP (la gamma ad alta pressione di Marzocchi) e PGP505/PGP511/PGP517 (Parker). All'interno di ciascuna famiglia, la taglia del corpo definisce le dimensioni generali e la larghezza degli ingranaggi determina la cilindrata.

La serie 1PF2G è una famiglia di pompe a ingranaggi compatte di tipo Rexroth. Viene spesso impiegata dove lo spazio è limitato e la richiesta di portata è modesta.

Pompe ad alta pressione, tandem e a più sezioni

Una pompa a ingranaggi tandem unisce due sezioni di pompaggio su un unico albero passante. Ogni sezione ha una propria mandata, quindi un solo attacco motore può alimentare due circuiti separati, ad esempio lo sterzo e l'idraulica di lavoro. Le unità triple e quadruple aggiungono ulteriori sezioni nello stesso modo. Le aspirazioni possono essere comuni o separate a seconda della versione.

Ogni sezione può avere una cilindrata diversa, per cui il codice completo descrive ciascuna sezione. Quando si ordina un'unità a più sezioni, è necessario confermare l'ordine delle sezioni, la cilindrata di ciascuna e la configurazione delle aspirazioni. Scambiare due sezioni modifica il circuito che riceve ciascuna portata.

Le pompe a ingranaggi ad alta pressione utilizzano corpi in ghisa, boccole più robuste e piastre laterali compensate in pressione. Mantengono una pressione continua più elevata e tollerano il calore e i carichi d'urto tipici delle macchine movimento terra più pesanti. Famiglie in ghisa come PGP315, PGP330 e PGP365 appartengono a questo gruppo. Sono più pesanti e più costose rispetto alle unità in alluminio di cilindrata simile, quindi conviene specificarle solo quando il servizio lo richiede realmente.

Pompe idrauliche per trasmissioni e trattori

Le pompe per trasmissioni e le pompe idrauliche per trattori sono progettate attorno a una specifica scatola del cambio o a un'interfaccia PTO. Lo schema della flangia, il diametro di centraggio, la lunghezza dell'albero, la scanalatura e talvolta un ingranaggio di trasmissione o un giunto sono esclusivi di quella macchina. Per queste unità, la corrispondenza di attacco e trasmissione è più importante del valore di portata riportato a catalogo.

Di solito sono necessari il modello del trattore o della trasmissione e l'intervallo del numero di serie, oppure il codice articolo OEM. La sola cilindrata e il solo tipo di flangia raramente bastano.

Come leggere i valori di cilindrata, pressione e velocità nella scheda tecnica di una pompa a ingranaggi

La cilindrata di una pompa a ingranaggi, espressa in cc/giro, moltiplicata per la velocità dell'albero in giri/min e divisa per 1.000, fornisce la portata teorica in L/min. Una pompa da 16 cc/giro a 1.500 giri/min movimenta quindi 24 L/min in teoria. I limiti di pressione, velocità e aspirazione determinano poi quanta parte di tale portata si ottiene realmente in condizioni di lavoro.

Cilindrata e portata reale in uscita

La portata erogata è sempre inferiore a quella teorica perché l'olio trafila internamente attraverso le facce degli ingranaggi, le teste dei denti e le boccole. Questa perdita è definita rendimento volumetrico. Una nuova pompa a ingranaggi esterni, alle condizioni nominali, si colloca tipicamente tra il 90% e il 95% circa, ma il valore diminuisce all'aumentare della pressione, quando l'olio si fluidifica con il calore e quando i giochi aumentano con l'usura.

Dimensionare la pompa tenendo conto di questo aspetto. Se un circuito richiede una portata definita alla pressione di esercizio e alla piena temperatura operativa, una pompa dimensionata esattamente sul valore teorico non sarà sufficiente. Consultare le curve di portata in pressione riportate nella scheda tecnica, non solo la cilindrata nominale.

Si applicano anche limiti di velocità. Le schede tecniche indicano una velocità minima, al di sotto della quale prevalgono le perdite interne e la portata in uscita diventa inaffidabile. Indicano inoltre una velocità massima, oltre la quale l'aspirazione non riesce a riempire gli spazi tra gli ingranaggi e ha inizio la cavitazione. Le cilindrate maggiori nello stesso corpo hanno in genere velocità massime inferiori.

Pressione continua, intermittente e di picco

La maggior parte delle schede tecniche delle pompe a ingranaggi riporta tre valori nominali di pressione:

• Pressione continua: il valore di progetto che la pompa è in grado di sostenere per tutta la vita utile nominale. Impostare la taratura della valvola di sicurezza dell'impianto in base a questo valore.
• Pressione intermittente: un valore più elevato consentito per una parte limitata di ogni ciclo di lavoro, in genere definito dal costruttore come durata massima per ciascun evento.
• Pressione di picco: un limite per brevi picchi dovuti a commutazioni delle valvole e carichi d'urto. Non costituisce un punto di lavoro.

I valori nominali sono spesso più bassi per la cilindrata maggiore di una stessa serie, perché ingranaggi più larghi aumentano il carico sulle boccole. Una famiglia di pompe omologata per alta pressione può indicare un valore inferiore per le sue taglie più grandi.

Viscosità del fluido, temperatura e condizioni di aspirazione

Le pompe a ingranaggi sono specificate per un intervallo di viscosità di esercizio e una viscosità massima all'avviamento a freddo. Un olio troppo fluido ad alta temperatura aumenta le perdite interne e l'usura delle facce delle boccole. Un olio troppo denso all'avviamento non riesce a riempire gli ingranaggi e provoca cavitazione, un fenomeno in cui si formano bolle di vapore all'aspirazione che collassano sotto pressione, erodendo le superfici metalliche.

La condizione di aspirazione viene solitamente indicata come pressione assoluta minima all'ingresso. Una linea di aspirazione troppo piccola, troppo lunga o con un filtro ostruito porta la pressione in ingresso al di sotto di tale limite. I sintomi sono un rumore di fischio, olio schiumoso e vaiolatura sul lato a bassa pressione del corpo pompa. Anche la pulizia è importante. Le schede tecniche indicano spesso una classe di pulizia dell'olio richiesta secondo ISO 4406, la norma che classifica la contaminazione da particelle in base a dimensione e quantità.

Come abbinare una pompa a ingranaggi di ricambio al codice modello originale?

L'abbinamento di una pompa a ingranaggi di ricambio parte dal codice completo dell'assieme riportato sulla targhetta originale, non dal nome della serie. Due pompe della stessa serie possono avere la stessa cilindrata e differire comunque per flangia, albero, attacchi e rotazione. Una qualsiasi di queste differenze impedisce il montaggio o il funzionamento dell'unità sulla macchina.

I nomi delle serie servono solo per l'identificazione

Sigle come AZPF, PGP511 o GHP2 indicano la famiglia della pompa e la taglia del corpo, ma non l'esecuzione. Un codice completo comprende in genere cilindrata, rotazione, tipo di flangia, tipo di albero, tipo e posizione degli attacchi, materiale delle guarnizioni ed eventuali valvole integrate. I nomi dei marchi e i numeri di modello vengono utilizzati solo per identificare il ricambio. La compatibilità dipende dal codice completo dell'assieme, quindi una richiesta di offerta basata solo sul nome della serie è incompleta.

Flangia, albero, attacchi e rotazione

Questi quattro elementi sono all'origine della maggior parte degli errori di montaggio:

• Flangia di montaggio: gli schemi SAE a due e quattro fori, le flange europee a quattro fori e diverse flange specifiche OEM differiscono per diametro di centraggio, interasse dei fori e profondità di centraggio. La norma ISO 3019 riguarda molte delle dimensioni standard di flange e alberi, sia nella serie SAE che in quella metrica.
• Albero: scanalato (SAE o DIN, con numero di denti e passo definiti), conico con chiavetta e dado, oppure cilindrico con chiavetta. La lunghezza dell'albero e l'innesto delle scanalature devono corrispondere all'accoppiamento di trasmissione.
• Attacchi: a flangia split, filettati BSPP, metrici o con O-ring boss UNF, posizionati lateralmente o sul retro. Dimensione e posizione degli attacchi determinano se i tubi flessibili esistenti si collegano senza adattatori.
• Rotazione: oraria o antioraria, normalmente vista dal lato albero. Molte pompe a ingranaggi sono costruite per un solo senso di rotazione a causa della disposizione di bronzine e guarnizioni, e farle funzionare al contrario può causare la mancanza di alimentazione all'aspirazione o la rottura della tenuta dell'albero.

Nelle pompe multiple, verificare anche l'accoppiamento dell'albero tra le sezioni e se la sezione posteriore dispone di un proprio ingresso.

Cosa inviare quando la targhetta è mancante

Nel mercato della manutenzione, le targhette usurate, verniciate o mancanti sono molto comuni. Un fornitore può comunque ricostruire la specifica se gli inviate quanto segue:

1. Il codice prodotto originale o il numero di parte OEM, anche se parziale.
2. Marca, modello e intervallo del numero di serie della macchina, oltre alla posizione della pompa (impianto idraulico principale, sterzo, comando ventola, trasmissione).
3. Dati misurati: interasse dei bulloni della flangia e diametro di centraggio, diametro dell'albero e numero di scanalature, dimensioni e posizioni delle porte, lunghezza complessiva.
4. Il senso di rotazione e, se lo conoscete, la pressione di esercizio e il regime del motore.
5. Foto nitide della faccia della flangia, dell'estremità dell'albero, di entrambi i lati delle porte e di eventuali marcature di fusione sul corpo.

Olive Branch Hydraulics individua i ricambi corrispondenti a partire dal codice prodotto originale, dal modello della macchina e dai dati dell'attrezzatura. Inviare tutti e tre gli elementi nella prima richiesta consente di evitare un giro di domande.

Che cosa distingue un fornitore affidabile di pompe a ingranaggi in termini di qualità costruttiva e controllo qualità?

Un fornitore affidabile di pompe a ingranaggi è in grado di spiegare il materiale del corpo, il design delle boccole, la mescola delle guarnizioni e la finitura degli ingranaggi dell'unità offerta. Indica inoltre come viene collaudata ogni pompa prima della spedizione. Due pompe con lo stesso codice e prezzi simili possono avere una vita utile molto diversa, a seconda di queste scelte interne e dei controlli che le accompagnano.

Materiali e lavorazioni: i punti su cui informarsi

Chiedete informazioni su questi punti prima di approvare un campione:

• Materiale del corpo: i corpi in alluminio estruso o fuso contengono peso e costi per pressioni moderate. I corpi in ghisa mantengono meglio la forma ad alta pressione e ad alta temperatura, motivo per cui le famiglie per impieghi gravosi e ad alta pressione li utilizzano.
• Bronzine e piastre laterali: le bronzine bilanciate in pressione premono contro le facce degli ingranaggi in proporzione alla pressione di sistema, limitando i trafilamenti interni all'aumentare della pressione. Chiedete quale superficie di appoggio o quale rivestimento viene utilizzato.
• Ingranaggi: gli ingranaggi in acciaio cementato, con fianchi dei denti rettificati e facce lappate, mantengono più a lungo giochi ridotti. La planarità e il parallelismo delle facce degli ingranaggi influiscono direttamente sul rendimento volumetrico.
• Guarnizioni: l'NBR (gomma nitrilica) è adatto agli oli minerali standard entro le normali temperature. L'FKM (fluoroelastomero) sopporta temperature più elevate e alcuni fluidi resistenti al fuoco o sintetici. Verificate la mescola in base al vostro fluido e alla massima temperatura dell'olio prevista.

Anche la precisione di lavorazione dell'alesaggio dell'alloggiamento e l'allineamento tra alesaggio e centraggio influiscono sulla rumorosità e sull'usura delle bronzine. La rigenerazione di un gruppo esistente non può risolvere questi problemi.

Controlli e documenti da concordare nell'offerta

Mettete per iscritto l'ambito dei controlli prima della conferma dell'ordine. Le voci tipiche sono i controlli dimensionali rispetto al disegno o al campione originale, il controllo delle perdite sulla tenuta dell'albero e sulle superfici di giunzione e, ove applicabile, le prove di pressione e portata. La norma ISO 4409 descrive i metodi generali per misurare le prestazioni in regime stazionario delle pompe volumetriche ed è un riferimento ragionevole se desiderate indicare una base di prova.

Elencate anche i documenti necessari, come i verbali di prova, una dichiarazione dei materiali, una packing list o un certificato di origine. Se un fornitore fa riferimento a un documento di terze parti, verificate a nome di chi è intestato. Tali documenti appartengono ai rispettivi titolari e non sono certificazioni proprie del fornitore.

Olive Branch Hydraulics esegue un controllo finale al 100% prima dell'imballaggio. I controlli di qualità e i documenti richiesti vengono concordati nell'offerta, così che l'ambito delle prove possa essere definito per ogni ordine.

Quali fattori determinano prezzo, MOQ e tempi di consegna negli ordini di pompe a ingranaggi?

Prezzo, MOQ e tempi di consegna negli ordini di pompe a ingranaggi dipendono principalmente da quanto è standard la configurazione. Una cilindrata comune con flangia, albero e attacchi standard è la più rapida e la meno costosa. Layout degli attacchi personalizzati, versioni a più sezioni e cicli di campionatura aggiuntivi comportano ulteriori attrezzature, tempi di avviamento e di approvazione.

I corpi in ghisa costano più di quelli in alluminio. Ogni sezione aggiuntiva in una pompa tandem o tripla aggiunge set di ingranaggi, bronzine e lavorazioni. Alberi speciali, valvole di sfogo o di priorità integrate e mescole di guarnizioni non standard comportano tutti costi aggiuntivi. La quantità ordinata conta soprattutto per le esecuzioni personalizzate, dove il costo di avviamento viene ripartito sul lotto. Sui codici standard l'effetto è minore.

Quando invii una richiesta di offerta (RFQ), indica il codice modello completo, la quantità e il porto di destinazione. Olive Branch Hydraulics risponde alle richieste di preventivo entro 24 ore se riceve questi tre dati. Chiedi se il preventivo è FOB o CIF e verifica che l'ambito di collaudo concordato sia riflesso nel prezzo.

Configurazioni personalizzate e percorso di campionatura

Le pompe idrauliche a ingranaggi personalizzate, sia per programmi OEM sia per la sostituzione nel mercato aftermarket, seguono un percorso definito. Olive Branch Hydraulics, ad esempio, applica questa sequenza:

1. Richiesta con modello, applicazione e specifica di riferimento.
2. Bozze di progetto e rendering 3D inviati per la tua approvazione.
3. Campionatura sulla base del progetto approvato.
4. Produzione con controllo qualità in corso di lavorazione.
5. Ispezione finale al 100%.
6. Imballaggio e spedizione in tutto il mondo.

Le configurazioni personalizzate delle porte P/T, ovvero posizione, dimensione e filettatura delle porte di pressione e di scarico, sono una richiesta frequente dei distributori che desiderano un unico corpo adatto a diverse configurazioni di macchina. Approva il rendering con attenzione. Gli errori di orientamento delle porte emergono solo dopo che i tubi flessibili sono stati tagliati.

Errori comuni di approvvigionamento da evitare

• Richiedere un preventivo solo in base al nome della serie: il fornitore colma le lacune con opzioni predefinite e la pompa spedita differisce dall'originale per albero, flangia o senso di rotazione.
• Saltare un campione confermato: passare direttamente alla produzione in serie con un nuovo codice o un nuovo fornitore elimina l'unica occasione per verificare la compatibilità di montaggio sulla macchina reale.
• Omettere i criteri di collaudo dal contratto: senza controlli concordati su dimensioni, tenuta e pressione/portata, non si dispone di una base chiara per respingere un lotto non conforme.

Ognuno di questi errori può lasciarvi con un intero lotto di pompe non compatibili e difficili da restituire. La soluzione è la stessa in ogni caso: mettere per iscritto il codice completo dell'assemblaggio, il campione approvato e l'ambito dei collaudi prima dell'avvio della produzione.