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Apr 24, 2024

La testa della pompa ottimizzata per le pompe LEWA Ecoflow raddoppia l'efficienza volumetrica

L'ottimizzazione geometrica della M900 ha ridotto il volume utile nella testa della pompa di circa il 51% sul lato fluido e di circa il 22% sul lato idraulico. Ciò equivale a una distanza totale

L'ottimizzazione geometrica della M900 ha ridotto il volume utile nella testa della pompa di circa il 51% sul lato fluido e di circa il 22% sul lato idraulico. Ciò equivale a un risparmio totale del volume di pulizia pari al 37%. Il volume di gioco nel punto morto posteriore dello stantuffo è mostrato in arancione (fluido) e blu (idraulico) nella figura. (Fonte immagine: LEWA GmbH)

La LEWA M900 è una testa della pompa con una membrana ad azionamento idraulico realizzata in puro PTFE e un supporto della membrana in acciaio inossidabile. È progettato per un uso universale e viene utilizzato su tutte le pompe LEWA Ecoflow e sulle pompe di processo LEWA per portate medie. La testa della pompa presenta tutta una serie di vantaggi. Non solo è ermeticamente ermetica, in modo da impedire perdite del fluido pompato o dell'olio idraulico, ma si distingue anche per l'elevata precisione di dosaggio, la capacità di aspirazione ottimale grazie alla molla a diaframma e una durata della membrana molto lunga.

Basso rendimento volumetrico a pressioni > 150 bar La precedente testa della pompa a membrana M900 per dimensioni dello stantuffo di 5-12 mm aveva un'efficienza volumetrica relativamente bassa sulle unità di azionamento LDB e LDC con la membrana sandwich LEWA più piccola a pressioni di scarico elevate con diametri dello stantuffo di 5 e 6 mm. "La ragione di ciò è il volume di spazio libero nella testa della pompa", ha affermato Moritz Mildner, RD Engineer presso LEWA. "'Volume libero' è il volume che viene compresso ad ogni corsa della pompa durante il funzionamento della pompa. Comprende gli spazi di lavoro idraulici e dei fluidi." Il presupposto che i fluidi siano incomprimibili si applica solo a basse pressioni. In questo caso occorre tenere presente che, sebbene a 100 bar la riduzione di volume per acqua e olio idraulico sia solo dell'1% circa, a 400 bar aumenta fino a circa 10 volte questo valore a causa della dipendenza dalla pressione delle compressibilità. "Man mano che la pressione aumenta nella pompa, i fluidi vengono compressi fino al raggiungimento della pressione di scarico", ha spiegato Mildner. "Il risultato è una riduzione del volume spostato pari alla riduzione del volume che si verifica quando i fluidi vengono compressi." Il rapporto tra il volume spostato e il volume di spostamento ideale e teorico viene definito efficienza volumetrica. Se diminuisce l’efficienza volumetrica di una pompa, diminuiscono anche la sua efficienza energetica e il suo rapporto costo-efficacia.

Per questo motivo LEWA ha limitato l'uso delle precedenti teste della pompa M900 a 100 o 150 bar. Per applicazioni con bassa portata (< 1 l/h) e pressione di mandata compresa tra 150 e 400 bar sono state invece utilizzate le teste delle pompe M200 con diaframmi metallici. "Tuttavia, questi modelli non presentano alcuni vantaggi chiave dell'M900, come una pressione minima della flangia di aspirazione inferiore o un sistema idraulico più robusto grazie alla molla a diaframma", ha spiegato Mildner.

Testa della pompa adattata con volume di gioco notevolmente ridotto Per poter sfruttare i vantaggi della tecnologia M900 anche in intervalli di pressione più elevati, LEWA ha deciso di riprogettare la testa della pompa per tali applicazioni. Poiché il design della testa della pompa precedente si basava sullo stantuffo da 12 mm e, rispetto ai due stantuffi piccoli (diametro 5 e 6 mm), prendeva in considerazione rispettivamente 4 volte e 4,8 volte il volume della corsa, nonché corrispondentemente maggiore velocità del flusso del fluido di trasporto e idraulico all'interno dei componenti, è stato necessario apportare ampie modifiche. "Progettando un corpo della membrana e un azionamento della membrana appositamente ottimizzati per le piccole dimensioni dello stantuffo, siamo stati in grado di ridurre i percorsi del flusso nell'impianto idraulico, lo spazio di installazione della molla a diaframma, la calotta a membrana e i fori del fluido sui tubi di pressione e aspirazione lati", ha detto Mildner. L'ottimizzazione geometrica ha ridotto il volume utile nella testa della pompa di circa il 51% sul lato fluido e di circa il 22% sul lato idraulico. Ciò equivale a un risparmio totale del volume di pulizia pari al 37%.

Nell’ambito della revisione, la calotta ha rappresentato di gran lunga la sfida più grande. Per ottimizzarlo, il movimento effettivo del diaframma è stato prima studiato utilizzando la tecnologia di misurazione laser. A questo scopo LEWA ha prodotto una speciale testa della pompa che consente di vedere il diaframma normalmente invisibile quando è installato. "La posizione della membrana e del supporto della membrana nella posizione finale anteriore era determinante per la profondità della calotta", spiega Mildner. "Ecco perché il contorno del diaframma è stato scansionato con l'aiuto di due laser." Un laser è stato utilizzato per determinare l'altezza attuale del dispositivo di misurazione mobile e il secondo per la deflessione del diaframma a sandwich. In questo modo è stato misurato completamente il piano centrale per pistoni di dimensioni 5 mm e 6 mm e diverse frequenze di corsa. Sulla base degli inviluppi generati dalle nuvole di punti, è stato possibile adattare geometricamente lo spazio di lavoro del fluido nel corpo del diaframma al movimento effettivo del diaframma.

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