L’ascensore oleodinamico

L’ascensore idraulico, prima a circuito aperto e poi a circuito chiuso, già a partire dal 1892 iniziò ad avere il suo concorrente: l’ascensore mosso da un motore elettrico agli inizi a corrente continua seguito, dal perfezionamento dei riduttori a vite senza fine e corona dentata, dall’introduzione agli inizi del secolo della puleggia motrice a frizione e dallo sviluppo dei motori elettrici a corrente alternata ( dapprima ad anelli, poi con rotore in cortocircuito ).

L’ascensore elettrico nasce con grossi handicap rispetto all’idraulico: per via dello spazio limitato sul tamburo i primi ascensori elettrici non potevano essere installati in edifici alti; a questo rimediò l’invenzione di Friedrich Koepe della puleggia motrice a frizione che permetteva di abbandonare il concetto del tamburo e, tramite catene di compensazione, rendeva l’ascensore elettrico senza limiti di altezza.

Un altro handicap iniziale era la precisione di fermata e la capacità di variare le velocità, limiti che furono eliminati per esempio con l’introduzione del sistema H. Ward Leonard del motore in corrente continua a velocità variabile o dai motori in continua con sistema Shunt. Poi, lo sviluppo dei motori in corrente alternata a più velocità permise di sfruttare appieno le nuove reti di distribuzione elettrica delle grandi citta che erano passate dalla distribuzione in corrente continua alla distribuzione trifase in corrente alternata.

I vantaggi che gli ascensori elettrici hanno avuto fin da subito sono la necessità di occupare molto meno spazio e l’efficienza energetica molto maggiore rispetto agli ascensori idraulici.

Fino alla fine della seconda guerra mondiale gli ascensori elettrici la fanno da padrone riguardo agli ascensori idraulici.

Negli anni immediatamente successivi all’ultima guerra lo sviluppo degli azionamenti idraulici, l’impiego generalizzato dell’olio idraulico con eliminazione di tutti gli inconvenienti dovuti all’impiego dell’acqua, alcuni artifici costruttivi che hanno consentito di ridurre sensibilmente gli ingombri delle apparecchiature, hanno dato nuovo impulso agli ascensori che utilizzano un fluido per trasmettere potenza dal motore elettrico alla cabina. Questi, pur non utilizzando più acqua, vengono tuttora chiamati ascensori idraulici anche se, in effetti, dovrebbero essere denominati ascensori oleodinamici. L’ascensore idraulico moderno è del tipo a circuito chiuso: nella fase di salita della cabina, il fluido viene prelevato dal serbatoio e inviato, mediante una pompa, sotto pressione nel cilindro; nella fase di discesa, il liquido torna nel serbatoio per effetto dell’azione della gravità; la cabina, in genere, non è contrappesata in modo da non dover installare pulegge alla sommità del vano di corsa.

Paradossalmente gli ascensori oleodinamici del dopoguerra si trovano ad avere come vantaggio la semplicità costruttiva ed una ridotta richiesta di spazio rispetto agli ascensori elettrici. Questo fino all’ammento degli ascensori senza locale macchina MRL. L’ascensore idraulico trova impiego non solo dove sia necessario sollevare grandi portate, ma anche in edifici per abitazioni con un numero di piani non eccessivamente elevato e in tutti quei casi in cui non si hanno a disposizione gli spazi necessari per installare ascensori elettrici. La cabina, normalmente, non compie più di 6-7 fermate e si muove a velocità di 0,5+0,8 m/s, anche se non mancano realizzazioni in cui la cabina si muove a velocità superiore.

Uno dei più grandi elevatori idraulici che siano stati costruiti è quello installato nel New York Coliseum al servizio dei quattro piani della zona di esposizione dell’edificio. L’elevatore è del tipo ad azione diretta e ha una portata di 34 t. La cabina ha una superficie di 64 m2 (4,36 x 14,70 m), è alta 4,60 m, in modo da poter contenere un autocarro con rimorchio a pieno carico o uno yacht, e compie una corsa di 19,05 m; è mossa alla velocità di 0,18 m/s da tre cilindri i cui pistoni hanno un diametro di 401 mm. La pressione di lavoro è di 18,3 kg/cm2 ed è fornita da quattro pompe a viti, mosse da quattro motori da 50 HP e forniscono una portata massima di circa 4000 l/min. È da notare che, per non avere all’avviamento assorbimenti di corrente troppo elevati, i motori si avviano uno dopo l’altro con un intervallo di circa 2 s.

Nel dopoguerra, le ragioni che spingono a scegliere un ascensore oleodinamico invece di un ascensore elettrico sono le seguenti:

  • Eliminazione del locale del macchinario o di quello per le pulegge di rinvio alla sommità del vano di corsa, con conseguente possibilità di utilizzare per uso privato i locali posti alla sommità dell’edificio o gli eventuali lastrici solari;
  • Possibilità di installare le apparecchiature di comando e di controllo dell’elevatore (quadro di manovra e centralina) in un locale di non grandi dimensioni vista la compattezza delle apparecchiature stesse e non necessariamente a diretto contatto con il vano di corsa;
  • Possibilità di scaricare l’intero peso dell’elevatore alla base dell’edificio, in genere in corrispondenza della fossa, potendo così alleggerire la struttura del fabbricato o non impattare sulla struttura nel caso di installazioni successiva alla costruzione dell’edificio;
  • Possibilità di ridurre l’altezza della testata poiché manca, al centro della cabina, l’attacco delle funi ed è minore lo spazio di extracorsa richiesto dall’impianto idraulico;
  • Eliminazione dei rumori, specie di quelli dovuti alle apparecchiature e al macchinario quando questo, trovandosi alla sommità del vano di corsa, è adiacente a locali abitati;
  • Realizzazione di avviamenti e arresti estremamente dolci e nell’ottima precisione della fermata ai piani;
  • Costo d’installazione che alcune volte è competitivo rispetto a quello degli ascensori elettrici.

Rispetto agli ascensori idraulici della fine del 1800 il concetto di base che sta alla base dell’ascensore oleodinamico è lo stesso ma i tanti, anche piccoli, accorgimenti tecnici ne hanno stravolto l’utilizzo e la funzionalità.

Partendo dall’azionamento questo può variare per il tipo di pistone (a semplice o a doppio effetto), per il numero degli stadi (telescopico o meno), per il numero dei pistoni, per la posizione che essi possono assumere rispetto alla cabina (centrale o laterale), per il loro modo di agire (diretto o indiretto), per la sollecitazione cui il pistone è sottoposto (a compressione o a trazione), per la presenza o meno di contrappeso ecc. Di seguito sono indicati, sia pure schematicamente, i più importanti tipi di azionamento degli ascensori oleodinamici. Nel tipo più semplice e più diffuso, il cilindro è a semplice effetto e il pistone è del tipo tuffante; la tenuta del liquido è ottenuta mediante guarnizioni che agiscono sulla superficie esterna del pistone in corrispondenza della sommità del cilindro. Il pistone si muove nello stesso senso della cabina e, dovendo sopportare il peso della cabina e del carico da trasportare, è sollecitato a carico di punta. Per la stessa conformazione dell’elevatore, infine, tutti i carichi statici e dinamici si scaricano alla base del vano di corsa (di solito direttamente sul terreno) e non interessano o, salvo casi del tutto eccezionali, interessano solo marginalmente la struttura dell’edificio. Con tale tipo di azionamento la cabina può essere sostenuta direttamente dal pistone o essere appesa a funi. Nel primo caso il pistone può agire direttamente sulla traversa inferiore dell’arcata, quindi essere del tipo diretto centrale, oppure essere posto lateralmente alla cabina e agire sulla traversa superiore dell’arcata o su un elemento a essa collegato, cioè essere del tipo diretto laterale. Nel tipo diretto centrale, il cilindro è collocato in un foro realizzato generalmente nel terreno al centro della fossa. L’impiego di tale tipo di elevatore trova limitazioni nella difficoltà o nell’impossibilità, riscontrata alcune volte, di realizzare il foro della profondità necessaria. Nel tipo diretto laterale non esiste la necessità di creare il foro per contenere il cilindro; questo tipo, tuttavia, può essere impiegato solo quando la corsa è limitata a non più di 4+6 m per via degli impedimenti logistici nel trasportare e portare in posizione pistoni di tali lunghezze.

Da un lato, la necessità di ovviare alla creazione del foro nel terreno per contenere il cilindro la cui lunghezza non può essere inferiore alla corsa dell’elevatore e, dall’altro, l’opportunità di realizzare velocità della cabina paragonabili a quelle degli elevatori elettrici senza dover installare pompe che forniscano portate eccessivamente alte, ha spinto a utilizzare, come già avvenuto nei tempi passati, elevatori la cui cabina è sostenuta da funi o catene realizzando la cosiddetta “taglia rovescia”, quindi il tipo di azionamento indiretto laterale. In questo tipo di impianto la sommità del pistone è munita di una o più pulegge, sulle quali si avvolgono le funi, le cui estremità sono fissate rispettivamente alla cabina e a una struttura ancorata al fabbricato. In pratica, fra le possibili soluzioni permesse dal sistema, ha trovato larga diffusione quella che prevede una sola puleggia alla sommità del pistone.

Per effetto della presenza della taglia rovescia, il pistone è lungo metà della corsa che la cabina deve compiere e il gruppo cilindro-pistone trova posto nel vano di corsa a fianco della cabina. Questa, inoltre, a parità di portata della pompa, ha velocità doppia di quella del pistone. Ha trovato, per contro, scarsa utilizzazione la soluzione della doppia taglia rovescia.

Ai vantaggi che essa comporta (riduzione della lunghezza del pistone a un quarto della corsa, velocità della cabina quadrupla rispetto a quella del pistone ecc.) si contrappone una notevole elasticità del sistema con conseguente eccessiva variazione di livello a ogni variazione del carico, cosa questa, poco gradita, specie se si tratta di un montacarichi.

Quando le cabine hanno dimensioni notevoli e, conseguentemente, portate rilevanti, allo scopo di ridurre le dimensioni del pistone, vengono impiegati due o più pistoni collegati in parallelo a una o più pompe. Essi possono agire direttamente sull’arcata della cabina o, indirettamente, attraverso funi o catene secondo il metodo della taglia rovescia, di cui si è detto qui sopra.

Nel primo caso si possono avere pistoni diretti centrali o diretti laterali; nel secondo caso solo indiretti laterali. Allo scopo di ridurre le masse in gioco proprie del sistema cilindro-pistone caricato di punta, sono stati realizzati elevatori idraulici in cui il pistone è sollecitato a trazione. In questi tipi di impianti il pistone si muove in senso contrario al moto della cabina ed è del tipo a doppio effetto. In essi, come nei casi visti precedentemente, la cabina può essere sostenuta da uno o più pistoni che possono agire direttamente o indirettamente. Nel primo caso i cilindri sono fissati alla sommità del vano, nel secondo, il pistone è ancorato alla base del vano, mentre alla sommità devono trovare posto la puleggia (o le pulegge) di rinvio delle funi cui è appesa la cabina.

Questi impianti, peraltro, hanno trovato limitata diffusione perché se, da un lato, il pistone comportandosi come asta tesa può avere dimensioni molto ridotte, dall’altro, la necessità di creare al di sopra del vano di corsa un locale per contenere le pulegge di rinvio delle funi, unita all’esigenza di realizzare una struttura atta a sostenere tutti i carichi che si vanno a scaricare alla sommità del vano, costituisce un grave handicap.

Altra evoluzione a servizio dell’ascensore oleodinamico è quella del pistone telescopico.

I pistoni telescopici sono del tipo a sincronizzazione del movimento degli elementi che li compongono e, in genere, a 2 o 3 stadi. Poiché il loro cilindro è lungo, rispettivamente, all’incirca la metà o un terzo della corsa dell’elevatore, essi vengono utilizzati quando è eccessivamente oneroso o è addirittura impossibile creare nella fossa un foro della profondità necessaria per contenere il cilindro di un azionamento semplice.

I pistoni telescopici, generalmente, agiscono direttamente sulla intelaiatura della cabina centralmente, nel qual caso possono essere impiegati per una corsa massima, rispettivamente, di circa 20 e 30 m,

oppure lateralmente e possono essere utilizzati per corse, rispettivamente, di circa 7 e 10 m.

 Allo scopo di ridurre il consumo di energia necessaria per sollevare la cabina, il carico e il peso del pistone (che in alcuni casi può risultare notevole), sono stati utilizzati elevatori nei quali, come nei vecchi ascensori idraulici, un contrappeso bilancia una parte del peso della cabina e del pistone. La necessità di installare pulegge di rinvio per le funi e quindi creare alla sommità del vano un locale che le contenga e, nello stesso tempo, la difficoltà di realizzare valide condizioni di sicurezza, ha impedito che tale tipo di impianto trovasse largo impiego. Sempre allo scopo di ridurre il consumo di energia, sono stati ideati elevatori idraulici nei quali il liquido contenuto nel serbatoio è mantenuto, da opportuni pesi, a pressione tale da eguagliare quella esistente nel cilindro con cabina vuota. Anche questo tipo di elevatore non ha trovato, almeno in Italia, pratico impiego.

Il fluido idraulico

Anche l’evoluzione del fluido quale agente per trasmettere energia riveste importanza fondamentale ai fini delle prestazioni, della durata e dell’economia di esercizio dell’impianto idraulico. Da un punto di vista generale un buon liquido idraulico deve possedere i seguenti requisiti:

— trasmettere energia con basse perdite ed elevata velocità di risposta;

— lubrificare le parti in movimento relativo (pompe, pistoni, valvole ecc.);

— possedere viscosità adeguata alle diverse condizioni operative;

— mantenere puliti gli organi meccanici e proteggerli dalla corrosione;

— possedere una buona conducibilità termica;

— possedere elevata stabilità chimica;

— essere poco infiammabile:

I primi elevatori idraulici utilizzavano l’acqua come elemento atto a trasmettere energia al pistone. L’acqua ha costo trascurabile, è ininfiammabile per eccellenza e non è contaminante, proprietà, queste, che sono fondamentali per quegli elevatori nei quali il fluido è a perdere. Il suo impiego, tuttavia, dà luogo a gravi inconvenienti che hanno imposto la ricerca di altri fluidi, le cui caratteristiche rispondano ai requisiti suddetti.

Fra gli inconvenienti che l’acqua presenta sono da ricordare:

la mancanza quasi totale di potere lubrificante, essenziale per contenere l’usura degli organi meccanici sottoposti a strisciamento relativo;

notevole potere ossidante sui metalli in genere, in particolare sull’acciaio che è comunemente impiegato negli impianti idraulici;

temperatura di ebollizione piuttosto bassa con possibilità di formazione di vapori e conseguente pericolo di fenomeni di cavitazione;

temperatura di solidificazione piuttosto alta che, in relazione alle condizioni ambientali e ai pericoli conseguenti alla formazione di ghiaccio, ne limita fortemente l’impiego.

I primi fluidi alternativi all’acqua sono stati quelli che hanno la caratteristica di resistere più o meno bene al fuoco. Essi sono costituiti da emulsioni di acqua in olio, da soluzioni dí acqua e glicol oppure da fluidi sintetici non acquosi quali fosfatoesteri semplici o clorurati, idrocarburi clorurati e silicatoesteri. La resistenza al fuoco dei primi è legata alla presenza dell’acqua che, con l’evaporazione tende a soffocare la fiamma e ne impedisce la propagazione; infatti la combustione vera e propria del liquido si verifica solo dopo che tutta l’acqua è evaporata. Nei secondi la resistenza al fuoco è dovuta alla loro composizione chimica. Questi ultimi, tuttavia, se hanno il pregio di non essere legati alla presenza dell’acqua, sono estremamente tossici, specie sotto forma di vapori, cosa che ne ha limitato fortemente l’impiego.

I fluidi resistenti al fuoco non hanno trovato pratica applicazione nel campo degli elevatori. Escludendo per la loro tossicità i liquidi non acquosi, le soluzioni acqua-olio o acqua-glicol presentano tutti i difetti dovuti alla presenza dell’acqua di cui si è detto. Tali fluidi, inoltre, devono essere periodicamente controllati perché l’acqua in essi contenuta, che durante il funzionamento dell’elevatore si riscalda, tende a evaporare. Di qui la necessità di ricostituire la titolazione della soluzione onde assicurare le caratteristiche ignifughe. D’altra parte, salvo casi del tutto eccezionali, il rischio d’incendio è molto limitato. In pratica, infatti, l’incendio del liquido può essere determinato solo dalla caduta di esso o di un suo getto su una superficie a temperatura molto elevata e di notevole capacità termica, tale da determinare l’autocombustione del liquido stesso. La presenza, inoltre, di sonde termiche immerse nel liquido e inserite nelle matasse del motore impedisce che nell’uno e/o nell’altro elemento si possano raggiungere temperature tali da provocare l’autoaccensione del liquido. Le prestazioni sempre più elevate che si richiedono agli impianti idraulici hanno imposto l’impiego degli oli minerali ottenuti per raffinazione del petrolio greggio i quali, opportunamente addizionati per migliorarne le condizioni di impiego, posseggono in modo particolare gran parte dei requisiti di cui si è detto all’inizio.

Il gruppo di potenza

Si è detto che negli ascensori ad azionamento idraulico, per ottenere la corsa di salita della cabina, si utilizza una pompa che, prelevando il liquido contenuto in un serbatoio, trasforma in energia idraulica l’energia elettrica assorbita da un motore; la corsa di discesa avviene, per contro, a spese dell’energia potenziale posseduta dalla cabina e dal carico trasportato. È noto, inoltre, che al moto dell’elevatore si richiedono particolari caratteristiche che possono essere sintetizzate in:

— accelerazioni e decelerazioni, alla partenza e all’arrivo della cabina a un piano, particolarmente dolci, in modo da non causare sensazioni fastidiose ai passeggeri e, nello stesso tempo, da non generare eccessive sollecitazioni alle parti che compongono l’elevatore;

— velocità di marcia, sia nella fase di salita che in quella di discesa, per quanto possibile indipendente dal carico trasportato;

— buona precisione all’arresto della cabina al piano;

— silenziosità.

Negli ascensori elettrici queste caratteristiche vengono, per quanto possibile, realizzate scegliendo il tipo di motore (a c.a. a una o a due polarità, a c.c.) in relazione alla velocità e alla portata e agendo sugli organi meccanici ed elettrici che compongono il gruppo di azionamento. Negli ascensori ad azionamento idraulico l’ottenimento delle caratteristiche suddette è affidato all’idraulica, quindi a un gruppo di valvole opportunamente disposte in un circuito idraulico, più o meno complesso, che ha il compito di regolare il flusso del liquido da e verso il cilindro a seconda che la cabina debba compiere la corsa di salita o di discesa.

Da quanto si è detto consegue che il gruppo di potenza è costituito da:

— un serbatoio, che ha il compito di contenere il liquido necessario per il funzionamento dell’elevatore;

— un gruppo motore-pompa, che trasforma l’energia elettrica in energia idraulica;

— un gruppo valvole, che regola il flusso del liquido determinando l’accelerazione, la decelerazione e la velocità di regime della cabina.

Da un punto di vista costruttivo si è sempre cercato di raggruppare in un unico complesso tutti gli elementi che costituiscono l’unità di potenza. La loro posizione reciproca ha subìto nel tempo una evoluzione finalizzata a migliorare le condizioni di funzionamento dei singoli elementi. Negli impianti di non grande potenza, il gruppo motore-pompa e il gruppo valvole erano collocati al di sopra del serbatoio. Successivamente, essenzialmente per eliminare o ridurre i fenomeni di cavitazione che si verificavano nella pompa, l’insieme del gruppo motore-pompa e del gruppo valvole è stato posto al di sotto del serbatoio.

Attualmente la maggior parte dei costruttori preferisce porre il gruppo motore-pompa all’interno del serbatoio, immerso in olio, mentre il gruppo valvole è posto, per ragioni puramente funzionali, al di sopra o all’interno del serbatoio, ma, in quest’ultimo caso, al di sopra del livello del liquido.

Questa soluzione viene adottata essenzialmente perché in tal modo il motore viene raffreddato efficacemente dal liquido nel quale è immerso, la pompa è sempre sotto un battente di liquido (sono ridotte, se non del tutto annullate, le cause di una possibile cavitazione), si ha un notevole smorzamento delle vibrazioni prodotte dal motore e dalla pompa e, infine, viene evitato lo spandimento di liquido che dovesse, occasionalmente; trafilare dai raccordi. Negli impianti di grande potenza, peraltro, quando cioè il carico da sollevare è dell’ordine di alcune tonnellate e la cabina è sostenuta da più pistoni, le quantità di liquido in gioco sono notevoli e notevole è pure la portata che deve essere assicurata dalla pompa (o dalle pompe). In questi casi il serbatoio ha grandi dimensioni dovendo contenere anche alcuni metri cubi di liquido e, normalmente, vengono installati più gruppi motore-pompa collegati in parallelo.

La pompa

La pompa è il cuore dell’ascensore idraulico. Suo compito è quello di trasformare l’energia meccanica fornita dal motore elettrico in energia idraulica da utilizzare per sollevare il pistone e per far assumere alla cabina una determinata velocità dí salita. Si è detto, parlando del motore, che la velocità della cabina deve essere, per quanto possibile, indipendente dal carico e che, a parità di tutte le altre condizioni, la velocità dipende dalla portata della pompa.

Poiché, una volta che sia stato definito il tipo di azionamento, le caratteristiche geometriche del pistone sono delle costanti, affinché la velocità della cabina sia, per quanto possibile, indipendente dal carico trasportato, è necessario che anche la portata della pompa ne sia indipendente. A seconda del tipo di pompa adottato, per contro, la portata è influenzata in modo maggiore o minore dalla pressione, cioè dalla resistenza che il liquido incontra a percorrere la tubazione ed essenzialmente a sostenere e mantenere in moto il carico che grava su di esso: quanto più aumenta la pressione tanto più diminuisce la portata. Ciò è dovuto alle inevitabili fughe interne della pompa, cioè ai cosiddetti trafilamenti interni, la cui entità è tanto maggiore quanto più grande è la differenza di pressione tra la zona di aspirazione e la zona di mandata. A seconda che la portata sia più o meno influenzata dalla pressione, le pompe sì distinguono in non volumetriche e in volumetriche. Le pompe del primo tipo sono quelle centrifughe e quelle a elica.

In esse la separazione tra la zona di aspirazione e quella di mandata non è realizzata mediante accoppiamenti meccanici, ma è ottenuta dal fluido stesso per effetto dell’energia cinetica impressagli dalla girante. Se in tale tipo di pompa si fa aumentare la pressione, cioè se lungo il percorso del liquido si provoca un aumento della resistenza mediante una strozzatura oppure si aumenta il carico che attraverso il pistone grava sul liquido, la portata si riduce perché aumentano notevolmente i trafilamenti interni. Al limite, ammesso che la pompa possa continuare a funzionare, se la pressione, o meglio. il carico idraulico, si elevasse tanto da uguagliare la forza centrifuga ceduta dalla girante al liquido, la portata praticamente sì annullerebbe. Da ciò consegue che la portata erogata da una pompa non volumetrica è notevolmente influenzata dalla pressione, per cui le pompe centrifughe, anche se hanno una portata priva di pulsazioni, non si prestano ad essere impiegate nei circuiti di potenza idraulici, in particolare in quelli degli elevatori. In una pompa di tipo volumetrico, la zona di aspirazione è separata dalla zona di mandata da una ò più tenute meccaniche e l’entità dei trafilamenti interni dipende essenzialmente dalla precisione con cui è stata costruita la pompa. In tali tipi di pompe se aumenta il carico idraulico, aumenta anche la pressione del liquido alla mandata in quanto i trafilamenti interni sono minimi. Se, al limite, si chiudesse la mandata, la pressione raggiungerebbe, in tempi estremamente brevi, valori così elevati da provocare l’arresto del motore e/o la rottura degli organi della pompa. Ciò spiega, da un lato, l’opportunità di utilizzare pompe volumetriche nei circuiti idraulici di potenza e, dall’altro, la necessità di installare valvole di sicurezza che limitino la pressione del liquido a un valore prefissato. È da notare, peraltro, che le pompe volumetriche, se hanno il pregio di avere una portata praticamente indipendente dalla pressione, presentano l’inconveniente di generare una pressione pulsante. Le pompe volumetriche possono essere a cilindrata fissa o a cilindrata variabile. Pompe del primo tipo sono le pompe alternative a pistone e quelle rotative a ingranaggi o a palette. Poiché in esse la posizione delle diverse parti interne del meccanismo di pompaggio non può essere modificata, non è possibile variare la portata della pompa se non modificando la sua velocità di funzionamento, cioè la velocità impressa dal motore.

Nelle pompe volumetriche a portata variabile la variazione della portata è ottenuta con un dispositivo di regolazione che comanda la posizione reciproca delle parti interne della pompa; pompe di questo tipo sono quelle rotanti a pistoni assiali

Negli ascensori idraulici, tra le pompe volumetriche si preferiscono quelle a cilindrata fissa anche se in qualche caso vengono utilizzate quelle a cilindrata variabile. Fra le prime trova largo se non unico impiego la pompa a viti. Ciò è dovuto a molti fattori tra i quali si citano: un flusso del liquido molto regolare praticamente privo di pulsazioni, una buona silenziosità, una lunga durata, un buon rendimento meccanico e volumetrico, possibilità di alte velocità di funzionamento che permettono di realizzare alte portate con ingombri relativamente ridotti.

La pompa a viti, che può essere considerata una variante della pompa a ingranaggi a dentatura elicoidale; è costituita da una carcassa e da due o tre viti poste al suo interno. In quest’ultimo tipo, che è il più diffuso, la vite centrale è accoppiata direttamente all’asse del motore e trascina nel suo movimento le viti laterali, che sono folli e hanno la sola funzione di tenuta.

Le viti vengono costruite in acciaio; la loro superficie subisce trattamenti di indurimento e di rettifica in modo da migliorare la resistenza all’abrasione.


In pompe ben costruite e utilizzate con oli di idonea viscosità, il rendimento volumetrico può raggiungere il valore 0,8+0,9.

Il gruppo valvole

Altro dispositivo il cui miglioramento ha permesso la rinascita degli ascensori idraulici-oleodinamici è il gruppo valvole composto da diversi tipi di valvole collegate tra di loro in modo da garantire la sicurezza dell’impianto, un movimento fluido a velocità e portata costante ed una accelerazione e decelerazione controllate.

Salvo gli strozzatori fissi, le valvole sono caratterizzate da un corpo all’interno del quale si muove un elemento sferico o più spesso di forma cilindrica terminante alcune volte a tronco di cono che, a seconda della posizione assunta, consente, parzializza o interrompe il flusso del liquido tra la luce d’entrata e quella d’uscita.

A seconda del numero delle luci e delle posizioni che l’elemento mobile può assumere, le valvole vengono caratterizzate da due cifre: una valvola 3/2 significa, per esempio, che essa possiede tre luci e che il suo elemento mobile può assumere due posizioni. Lo spostamento dell’elemento mobile può avvenire manualmente o per azione della pressione del liquido o per effetto di energia di altra natura, normalmente elettrica. Nel primo caso, si hanno valvole ad azione manuale; nel secondo, valvole ad azione diretta oppure ad azione pilotata; nel terzo, valvole motorizzate.

Tra le valvole limitatrici di pressione vere e proprie ha notevole importanza quella che ha il compito di impedire che nel circuito idraulico si possa verificare un aumento incontrollato della pressione. Questa valvola scarica il liquido nel serbatoio quando la pressione supera i limiti prestabiliti.

Alla valvola limitatrice di pressione ad azione diretta si preferisce allora quella pilotata, nella quale l’azione della molla è rimpiazzata da quella della stessa pressione il cui valore deve essere controllato.

La valvola limitatrice di pressione pilotata è molto più stabile di quella ad azione diretta e può essere registrata con buona precisione.

Altra valvola limitatrice è la valvola che provvede a regolare la portata in relazione alle variazioni di pressione all’ingresso e all’uscita

Valvola di blocco

La sua funzione, come dice la stessa denominazione, è quella di consentire il flusso in una direzione e di impedirlo in senso contrario. Una variante della valvola di blocco è la valvola di non ritorno sbloccabile, che ha funzioni analoghe alla precedente ma il cui effetto può essere annullato dall’azione di una pressione pilota.

Elettrovalvole

Le elettrovalvole sono valvole il cui stelo centrale viene mosso mediante una azione elettromagnetica; queste sono le valvole che, abbinate al circuito elettrico di comando, permettono di effettuare su richiesta i movimenti della cabina.

Un tipo particolare di elettrovalvola ad azionamento elettromagnetico è quello che va comunemente sotto il nome di valvola proporzionale. Il suo funzionamento si fonda sul noto principio dell’elettromagnetismo, secondo il quale la forza magnetica che si esercita sul nucleo è proporzionale all’intensità di corrente elettrica che attraversa la bobina di cui è munita la valvola. Ne consegue che facendo variare opportunamente l’intensità della corrente è possibile variare la forza che si esercita sul nucleo e, quindi, variare lo spostamento del nucleo stesso, spostamento che è contrastato da una molla tarata o dall’azione della pressione. In questo modo è possibile variare, in funzione della corrente elettrica che percorre la bobina, l’apertura della valvola stessa e, quindi, la pressione o la quantità di liquido che l’attraversa. Attualmente queste valvole sono sostituite da azionamenti con motorini passo-passo accoppiati a viti senza fine collegate allo stelo della valvola.

Si può dire che ogni casa costruttrice di apparecchiature idrauliche ha un suo schema che, peraltro, è in continua evoluzione perché si cerca di migliorare sempre più le prestazioni dell’elevatore utilizzando tutti i ritrovati e le cognizioni che la tecnica mette a disposizione. Ciò non solo per venire incontro alla tendenza generale di utilizzare, per le particolari caratteristiche che possiede l’azionamento idraulico, elevatori la cui cabina si muova con velocità sempre più elevata e per adottare, a favore della sicurezza, materiali sempre più idonei, ma anche per semplificare le apparecchiature in modo da facilitare le operazioni di manutenzione e per ridurre il consumo di energia

Questa pagina è stata realizzata estrapolando le introduzioni dei vari capitoli del testo “L’ascensore idraulico” di Riccardo Paolelli. Ulrico Hoepli editore anno 1990.

L’ing. Riccardo Paolelli ci ha lasciato ormai da alcuni anni. Laureato in Ingegneria meccanica presso l’Università di Roma, ha lavorato all’ENPI ed ha partecipato a diverse commissioni prima presso il CNR e poi presso l’UNI.

Le competenze e la passione dell’ing. Riccardo Paolelli le si ritrovano tutte nei due principali testi da lui scritti ed ancora del tutto attuali che vi invito caldamente a leggere.

  • Ascensori e montacarichi elettrici di Riccardo Paolelli. Ente Nazionale Prevenzione Infortuni anno 1969
  • L’ascensore idraulico di Riccardo Paolelli. Ulrico Hoepli editore anno 1990