Concept

La nostra proposta di banco prova è costituita da un'unica vasca di pianta rettangolare. Ognuno dei due circuiti si sviluppa lungo i due lati maggiori del serbatoio, e lungo il lato corto dalla parte dei due tubi di aspirazione si trova la postazione PC per l'utente.

Al calcolatore è collegata la scheda di acquisizione che raccoglie i cavi provenienti da ciascuno strumento. Tutto il sistema è sorretto da un supporto.

Vasca e Tubi

I tubi flessibili in gomma costuiscono l'unica parte non rigida del sistema e consentono di poter collegare le pompe di diverse dimensioni all'interno dei due range di suddivisione: le pompe piccole vanno da 1/2" a 3", le grandi sono da 3" a 5".

Ognuno dei due circuiti è costituito da (procedendo da aspirazione a mandata):

1. attacco flangiato alla vasca;
2. valvola a saracinesca per la regolazione della pressione in aspirazione;
3. tubo flessibile che consente di curvare di 90° (diametro circuito grande:5", diametro circuito piccolo:3");
4. adattatore convergente (di varie misure, per coprire il range di pompe) che si avvita all'estremità del tubo flessibile;
5. tubo metallico (con diametro di varie misure) con un piccolo foro per avvitare il vacuometro;
6. vacuometro per la misura della pressione in aspirazione;
7. pompa, alla quale è collegato il torsiometro (per la misura della coppia all'asse e del numero di giri del motore) e il motore elettrico;
8. tubo metallico (con diametro di varie misure) con foro per manometro;
9. adattatore convergente (misura variante a seconda del tubo metallico);
10. flussometro per la misura di portata;
11. tubo flessibile per la curva di 90° (diametro circuito grande:3", diametro circuito piccolo:1");
12. valvola a saracinesca per la regolazione della pressione in mandata e della portata circolante;
13. attacco flangiato di mandata.

Nota 1: le uniche parti vincolate alla vasca sono quelle che vanno dall'attacco flangiato alla seconda estremità del tubo flessibile. Ad ogni pompa è abbinata la coppia di tubi con il foro (per avvitare il manometro e il vacuometro) ai quali sono avvitati i rispettivi riduttori di sezione.

Nota 2: solo nel caso di collaudo della pompa da 1/2", tra il tubo con il manometro e il tubo col flussometro si deve avvitare l'unico adattatore divergente del sistema.

Ad ogni cambio di pompa da collaudare si dovrà quindi smontare il tratto racchiuso tra i due adattatori convergenti (rimuovendo manometro e vacuometro) e inserire l'omologo blocco della pompa da collaudare successivamente, reinserendo i due misuratori di pressione.

Vantaggi:

• è possibile collaudare due pompe in simultanea grazie allo sdoppiamento del circuito in due rami ben distinti assistiti da due serie di strumenti;
• l'utente dalla sua postazione ha buona visibilità su tutto il sistema, con conseguenti vantaggi di gestione del collaudo;
• i tubi in gomma permettono di collegare pompe di diverse dimensioni potendo regolare a piacimento la distanza tra le due estremità mobili tra le quali montare il gruppo tubo metallico-riduttore-pompa;
• facilità di svuotamento, pulizia e riempimento della vasca grazie al rubinetto posto ad altezza ottimale (circa 80cm da terra) e al fondo della vasca inclinato;
• l'acquisizione dati avviene con un'unica scheda e la gestione dei dati può avvenire in tempo reale, su un solo PC ed è coadiuvata da semplici quanto economici software di gestione dati (abbinati alla scheda di acquisizione);
• la strumentazione non ha costi eccessivi e permette di fare un notevole passo avanti se confrontata con quella utilizzata precedentemente; inoltre permette all'azienda di poter dare maggiori garanzie di qualità del collaudo, rilevare nuovi parametri di interesse come la temperatura delle pompe, numero di giri del motore e coppia all'asse;
• le valvole a saracinesca sono migliori di quelle a sfera dal punto di vista della regolazione graduale del fluido;
• sono stati rispettati i 4 diametri tra ogni strumento di misura e qualsiasi elemento nel circuito in grado di turbare la corrente (come giunti, curve, valvole, riduttori di sezione): in questo modo le letture non sono distorte ma rispecchiano al meglio il valore reale;
• alta ispezionabilità del sistema e conseguente manutenzione facilitata;
• costo di realizzazione nettamente inferiore al costo dei banchi prova acquistabili sul mercato;
• avendo due circuiti in parallelo, un guasto su un ramo non preclude l’utilizzo dell’altro.

Svantaggi:

• necessità di smontare e rimontare i misuratori di pressione a ogni cambio della pompa da collaudare. Tuttavia, i sensori scelti (vedi Strumentazione) presentano una notevole facilità di installazione e quindi le operazioni di montaggio e smontaggio sono molto rapide. Inoltre esistono sul mercato particolari adattatori, chiamati innesti rapidi: questi consentono un montaggio e uno smontaggio rapido (di pochi secondi) e possono essere fissati in modo permanente una parte allo strumento e l'altra ai diversi tubi.

Paratie

La vasca è dotata di due paratie con un'intercapedine tra una e l'altra.

La loro funzione è quella di impedire alle eventuali schiume oleose di raggiungere la metà della vasca dedicata all'aspirazione e di infrangere le eventuali turbolenze e vorticosità che si avrebbero avendo una vasca a camera unica.

Supporto

Oltre al serbatoio, per considerarsi completo il banco prova necessita di un basamento che supporti i due rami del circuito e porti la vasca ad un'altezza ergonomica; inoltre il tavolo di supporto deve consentire un'installazione agevole delle pompe e dei rispettivi motori e per questo abbiamo previsto due rientranze sul lato lungo per ospitare i carrelli per reggere il motore elettrico.

Per far sì che il peso del basamento non fosse eccessivo, considerando che la sola vasca con i due rami e gli strumenti raggiunge un peso complessivo di circa 2.6 tonnellate, abbiamo svolto un'analisi FEM in un programma CAD inserendo come parametro lo spessore della lamiera del tavolo, e abbiamo simulato la sollecitazione a cui sarebbe stato sottoposto.

Impostando un peso complessivo di oltre 5 tonnellate (distribuito per tutta la lunghezza sui due binari della vasca), così da tenere in considerazione il peso del volume di liquido all'interno della vasca, abbiamo ottenuto una sollecitazione di Von Mises massima di 53 MPa per uno spessore di 2 cm, questa è ben al di sotto del carico di snervamento di un comune acciaio da costruzione, che si aggira intorno ai 235 MPa.

Inoltre è possibile sfruttare lo spazio vuoto sottostante per mettere i gruppi tubo-convergente non utilizzati nel collaudo in corso e può fungere anche da magazzino per pompe e motori in attesa di essere testati.

Carrelli

Le diverse dimensioni dei gruppi motore-pompa necessitano di un basamento che abbia un'altezza regolabile.

Da qui è venuto il bisogno di un carrello dotato di un martinetto idraulico che permette di modificare a piacere la quota del piano di lavoro e sollevare anche il peso dei motori più grandi: questo è un notevole passo avanti rispetto al carrello rigido del banco prova di Cucchi.

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