Vittoria sull'attrito - Guarnizioni idrauliche per i cilindri idraulici

Da molto tempo ormai non si deve più rinunciare o alla tenuta o all'assenza di attrito per l'impiego di cilindri idraulici. Ormai i sistemi idraulici moderni possono essere utilizzati anche nelle condizioni di camere bianche. Il rapporto costi/qulità costituisce sempre una nuova sfida per ogni applicazione. Per questo motivo, l'azienda Hänchen Hydraulik di Ostfildern in Germania offre quattro combinazioni di guarnizioni diverse. Grazie a questa vasta gamma di prodotti, oggigiorno si fanno risolvere tutti i problemi di tenuta, in particolare anche in caso di applicazioni in cui si devono soddisfare le esigenze della lunghezza dell'asta del pistone o dell'alta velocità di corsa, del comportamento di attrito e della tolleranza di forze trasversali. Ciò è possibile grazie alla vasta gamma per i campi di applicazione standard, esigenti e ad alto rendimento in particolar modo in dispositivi di collaudo e verifica ed applicazioni highend con delle forze trasversali aggiuntive. Questa varietà di varianti costituisce una delle competenze chiave dell'azienda di Ostfildern vicino a Stoccarda.

L'azienda Hänchen permette all'utente di accedere a nuove dimensioni: ad es. durante la chiusura di una navetta con un'accelerazione di 850 g, lo scuotimento di molte tonnellate di acciaio liquido con vari Hertz nell'oscillazione in conchiglia, la vibrazione in dispositivi di prova con un'oscillazione sinusoidale regolata di 400 Hz o durante la prova dinamica a lungo termine dell'Airbus A380 con 163 cilindri idraulici. La chiave a queste prestazoni massime e ai prodotti di qualità economici per l'intera gamma di azionamenti lineari idraulici è l'ottima combinazione di guarnizioni. Persino le applicazione a massimo rendimento possono essere realizzate spesso con prodotti di catalogo senza costi e rischi per costruzioni singole. Per questo motivo le soluzioni della Hänchen vengono utilizzate tra l'altro in impianti di piegatura e presse, prove dinamiche a lungo termine di componenti automobilistici e veicoli completi, in sistemi di prova d'urto o macchine di prova dinamica per componenti e materiali nonché in molte altre applicazioni di vari settori, come ad es. la lavorazione di plastica ed acciaio, in macchine utensili ed impianti di fonderia nonché in tutta la costruzione di macchine e impianti.

Servoslide – per lavori standard

La marca Servoslide della Hänchen è sinonimo di qualità base economica ma allo stesso tempo di altissima qualità. Ovviamente le caratteristiche di attrito ottimizzate, la vibrazione ridotta e il movimento quasi senza stick-slip sono garantiti. Questo è il risultato di una caratteristica di costruzione che gli esperti dell'idraulica di Ostfildern hanno ormai applicato a quasi tutti i cilindri di catalogo: i cilindri sono dotati di una guida sintetica spruzzata e ripassata. Le superfici di scorrimento della guida sintetica riducono le vibrazioni, evitano lo sforzo sugli angoli e garantiscono un movimento praticamente privo di stick-slip. Inoltre garantiscono una certa capacità di assorbimento di forze laterali. La durata utile particolarmente lunga viene garantita dall'elevata precisione di fabbricazione e da giochi di guida ridotti.

Servocop – per applicazioni esigenti

Nelle combinazioni di guarnizioni con il nome di marca Servocop, un anello di tenuta aggiuntivo sul lato dell'asta del pistone garantisce, tra l'altro, un movimento praticamente senza stick-slip a velocità del pistone molto basse (max. 0,02 m/s) e molto alte (max. 2 m/s). Questa qualità copre un'ampia gamma di applicazioni e può essere utilizzata anche nel campo di collaudo e verifica. L'assenza di perdite in questa coppia di guarnizioni ad attrito ridotto viene resa possibile tramite un raccordo per olio di perdita depressurizzato con guarnizione per olio di perdita finale. Con questa soluzione di qualità economica si fanno combinare l'attrito molto ridotto e la tenuta. Nonostante la prestazione molto elevata, la serie Servocop appartiene al segmento di mercato a prezzo medio.

Servofloat – massimo rendimento per il campo di collaudo

La brevettata guarnizione a fenditura anulare flottante Servofloat della Hänchen è particolarmente adatta per applicazioni ad alto livello dinamico. I cilindri dotati di queste guarnizioni chiudono a tenuta in modo praticamente privo di attrito. Nel caso di movimenti estremamente lenti e veloci, riducono la pressione senza contatto con scarico verso l'esterno, offrono la massima precisione di posizionamento e ripetizione e non presentano un moto stick slip. Nei cilindri con questa combinazione di guarnizioni, le camere del cilindro generano un flusso idrodinamico dell'olio nella guarnizione a fenditura anulare durante l'avvio del sistema in modo che questa guarnizione venga centrata in modo radiale e "flottante" senza contatto intorno all'asta del pistone. Una fessura di arresto riduce la pressione applicata e crea in questo modo una fenditura senza contatto di pochi 1/100°mm. Questa tecnica brevettata funziona tuttavia solo con una precisione di produzione dell’ordine di pochi µm, poiché altrimenti le dispersioni comporterebbero delle perdite idrauliche troppo elevate. L'olio di perdita che fuoriesce viene ricondotto senza pressione nel circuito del fluido attraverso un collegamento collettivo. L'attrito statico e l'attrito radente vengono ridotti a un minimo grazie all'assenza di una guarnizione a contatto e sotto pressione. Gli unici elementi a contatto sono i nastri di guida ad attrito ottimizzato dell'asta del pistone e gli stripper del fluido sul lato senza pressione dello scarico dell'olio di perdita. Anche un cilindro con guarnizione a fenditura anulare flottante può assorbire delle forze trasversali molto elevate. Questa serie ha inoltre delle caratteristiche di emergenza grazie alle superfici del pistone e di appoggio rivestite di bronzo speciale in modo da aumentare ulteriormente la sicurezza di funzionamento. Un altro vantaggio decisivo di questa guarnizione è il suo prezzo. Questa qualità si distingue dai cilindri con guida idrostatica dell'asta del pistone solo in applicazioni con corsa massima di 250 mm nelle forzi laterali un po' più basse consentite ma offre un risparmio ca. del 30 %. Servofloat è la scelta ottima per applicazioni con corsa lunga.

Servobear – qualità highend anche con forze trasversali

I cilindri con guida idrostatica dell'asta del pistone invece sono la soluzione ottima - e in parte anche la soluzione prescritta - laddove vi sono delle forze trasversali molto elevate e si desidera un'attrito estremamente basso. Con questa combinazione di guarnizioni, riportata nel catalogo della Hänchen con il nome Servobear, si fanno realizzare delle soluzioni di azionamento nei range limite. Nel modello Servobear viene applicata della pressione idraulica per serrare idraulicamente l'asta del pistone in quattro tasche e in modo flottante nel flusso dell'olio nonché per posizionarla. In questo caso la guida dell'asta e la guarnizione costituiscono un unico componente. Soltanto gli stripper producono un attrito trascurabile. L'idrostatica in queste combinazioni di guarnizioni garantisce il centraggio dell'asta del pistone contro ogni eventuale forza trasversale. L'alimentazione di pressione del supporto idrostatico avviene internamente attraverso la pressione del sistema: La guarnizione dell'olio di perdita a contatto e lo stripper per asportare lo sporco non sono in stato pressurizzato. Per questo motivo si verifica un attrito residuo molto ridotto e mantenuto costante sull'intera area di pressione. Anche in questo caso lo scarico dell'olio di perdita avviene in stato depressurizzato nel raccordo di drenaggio, esso non deve essere aspirato. Questa tecnica viene applicata in prove di automobili ed aerei nonché in varie applicazioni industriali in cui le esigenze meccaniche sono estremamente alte. La versione di qualità massima di questa serie è una costruzione estremamente compatta e leggera che viene fabbricata da un blocco in alluminio come unità di piastra di montaggio e cilindro idraulico. In questo blocco di azionamento compatto è anche integrato un sistema di misurazione della corsa. Questa costruzione fa parte della serie che copre in tutto il campo di potenza da 4 a 600 kN.

E non è tutto …

L'azienda offre inoltre un numero quasi illimitato di configurazioni speciali nel campo delle guarnizioni con cui viene reso possibile, ad es. l'impiego di fluidi speciali, a condizioni termiche estreme, a velocità massime fino a 40 m/s o l'impiego di cilindri idraulici in condizioni ambientali particolarmente rigide. Gli esperti dell'idraulica dell'azienda Herbert Hänchen GmbH & Co. KG di Ostfildern vicino a Stoccarda dimostrano con questa varietà di tecnologie le varie capacità delle combinazioni di guarnizioni moderne.

Jörg Beyer