Valvole di massima pressione pilotate e ad azione diretta

Secondo diverse testimonianze di tecnici, le valvole di massima pressione pilotate, in alcune configurazioni e nel caso di picchi improvvisi, sono più rapide a intervenire di quelle ad azione diretta. Vediamo di dare una spiegazione del fenomeno studiando, per via puramente numerica, il funzionamento di una di esse. Con il proposito di approfondire in un futuro prossimo tale analisi mediante programmi quali Amesim, mettendo in conto anche le inerzie e le risposte dinamiche di una valvola campione.

Valvole sotto la lente

Analizziamo prima di tutto il funzionamento di una valvola di massima ad azione diretta quale la valvola a cartuccia CD di Figura 1 (produttore ditta Duplomatic Motion Solutions, Parabiago), supposto che essa sia tarata per iniziare la sua apertura a 350 bar nell’utilizzo quale valvola antiurto di un motore idraulico.

Si precisa che in questa funzione sarebbero più consigliabili le valvole di massima differenziali, cioè quelle che accettano pressione sul fianco e scaricano frontalmente, perché a pari dimensioni della sede hanno una luce di passaggio più grande ed una molla meno rigida (si tratta però di un puro esempio di confronto e comunque anche per esse valgono gli stessi ragionamenti). In caso di un improvviso picco di pressione dovuto ad urto esterno che arresti bruscamente la rotazione del motore, si genera, prima ancora di un flusso vero e proprio di portata in cerca di sfogo tramite la valvola di massima, un’onda di pressione che nell’olio minerale si muove mediamente a 1700 m/s.

Perciò, per evitare che la pressione nel circuito superi di molto il valore della taratura nominale di 350 bar, per limitare cioè il cosiddetto colpo d’ariete, la valvola di massima dovrebbe reagire aprendosi in tempi brevissimi, dell’ordine di alcuni millesimi di secondo.

Ciò però le è inibito perché essa, causa la precarica della molla, non inizia ad aprirsi se non dopo i 350 bar, inoltre perché quando la luce di passaggio si apre questa è relativamente piccola introducendo notevoli perdite di carico di attraversamento, ed infine perché la massa del cono più pistoncino di smorzamento, più in parte quella della molla, ne rallenta la risposta con la sua inerzia.

In Figura 2 si riporta la sede di alloggiamento della valvola CR Duplomatic evidenziando come, nonostante un diametro della sede di tenuta 17,5 mm, foro di adduzione da 13-16 mm e scarico 8,5 mm, la portata dichiarata non superi i 50 lpm.

 

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