La centralina idraulica dell'ascensore crea e controlla il flusso di fluido pressurizzato per sollevare e abbassare la cabina/il carrello dell'ascensore utilizzando un martinetto idraulico. L'energia elettrica fornita alla pompa idraulica viene convertita in energia idraulica, consentendo il funzionamento dell'ascensore. A seconda del tipo di pompa idraulica utilizzata nella centralina, anche l'applicazione cambia ed è consigliabile individuare la pompa idraulica più adatta per una determinata applicazione.
Sebbene esistano diverse funzioni per ciascun componente utilizzato per costruire l'unità di potenza dell'ascensore idraulico, è essenziale comprenderne alcune funzioni chiave.
Generazione di energia idraulica
Un motore elettrico, accoppiato a una pompa idraulica (tipicamente una pompa a ingranaggi, a palette o a pistoni), è il componente principale per la generazione di energia in un'unità idraulica. Genera la portata volumetrica (GPM o L/min) e la pressione (PSI o bar) necessarie per estendere il pistone alla velocità richiesta, in funzione del carico.
Ad esempio, un 2500 libbre (1134 kg) ascensore di capacità con un 5″ (127 mm) il diametro del pistone funziona in genere a circa 350-400 PSI pressione statica. Per raggiungere una velocità di progetto di 100 piedi/min (0,5 m/s), il sistema utilizzerebbe in genere un 30 CV (22 kW) motore che aziona un motore ad alte prestazioni pompa a vite sommersa per garantire un funzionamento silenzioso e senza vibrazioni.
Componenti chiave all'interno di un'unità di potenza dell'ascensore idraulico
Indipendentemente dalla costruzione e dalla funzionalità dell'ascensore idraulico, i seguenti componenti sono sempre presenti:
| Componente | Ruolo tecnico |
| Motore elettrico | Aziona la pompa; può essere montata a secco o sommergibile. |
| Pompa idraulica | Genera flusso e pressione (tipo a ingranaggi, a palette o a vite). |
| Serbatoio di petrolio (serbatoio) | Immagazzina il fluido idraulico, consente il raffreddamento e previene la cavitazione. |
| Valvole di controllo/direzionali | Regolare i limiti di salita, discesa, livellamento e pressione. |
| Marmitta / Silenziatore | Riduce le pulsazioni idrauliche e le emissioni acustiche. |
| Blocco collettore | Alloggia gruppi di valvole integrati per un design compatto. |
| Manometro e trasduttori | Fornire al controller un feedback sulla pressione in tempo reale. |
Funzione di gestione e pompaggio dei fluidi idraulici
L'unità di potenza contiene un serbatoio in cui l'olio idraulico viene immagazzinato e condizionato termicamente. Quando l'ascensore riceve il comando di salita, la pompa aspira l'olio da questo serbatoio e lo immette nel sistema sotto pressione. Ecco il ruolo di un sistema di controllo direzionale per gestire il movimento della cabina dell'ascensore. Ecco alcune considerazioni tecniche per la gestione dei fluidi:
- La capacità del serbatoio deve essere tale da consentire il corretto raffreddamento del fluido, prevenire la cavitazione e mantenere stabile il sistema.
- La filtrazione riduce al minimo la contaminazione che può danneggiare valvole e pompe.
- Il controllo termico (raffreddatori dell'olio o scambiatori di calore) mantiene una viscosità costante per prestazioni costanti.
La qualità della movimentazione dei fluidi influisce direttamente sulla fluidità della corsa dell'ascensore, sulla durata dei componenti e sui livelli di rumore.
Controllo direzionale e isolamento del sistema
Per dirigere il fluido pressurizzato verso il fondo del martinetto in posizione SU, consentire al fluido di tornare dal martinetto al serbatoio in posizione GIÙ e bloccare i percorsi del fluido in posizione STOP per bloccare il veicolo. Questa valvola è a prova di guasto, in genere con una molla che la riporta in posizione "giù" in caso di interruzione di corrente. Pertanto, il componente principale è una valvola direzionale azionata da solenoide (normalmente in configurazione 4/3 o 3/3). Ad esempio, l'attivazione del solenoide "SU" sposta la bobina della valvola, collegando la porta della pompa (P) alla porta del cilindro (A), inviando olio al martinetto.
Movimento preciso dell'elevatore idraulico attraverso gruppi di valvole di controllo
Oltre a generare semplicemente pressione, le centraline idrauliche utilizzano valvole di controllo che regolano il flusso e garantiscono un funzionamento regolare (necessario per il funzionamento dell'ascensore). Tra queste rientrano:
- Valvola di salita, che controlla la portata dell'olio che entra nel cilindro per gestire l'accelerazione.
- Una valvola di discesa che modula il flusso di ritorno dell'olio per ottenere una discesa controllata sfruttando la gravità.
- Le valvole di livellamento consentono microregolazioni per garantire una precisione di livellamento di ±3–5 mm.
- Una valvola di sicurezza protegge il sistema dalla sovrapressione.
- La valvola di bilanciamento (di tenuta) è una valvola di ritegno pilotata, situata sul martinetto o nelle sue vicinanze, che mantiene la pressione nel sistema.
- E infine, le valvole di sicurezza che proteggono da sovrapressioni e movimenti incontrollati.
Tutti questi gruppi di valvole forniscono un controllo a circuito chiuso, che aiuta a ottenere un controllo fluido e preciso per avviare, arrestare e livellare le sequenze come programmato.
Controllo della pressione e mantenimento del carico
La valvola di sicurezza è in genere impostata a 140% della pressione massima di esercizio (ad esempio, 700 PSI) per proteggere il sistema da sovraccarichi strutturali. Per una discesa sicura, il sistema si affida a una valvola di controllo di precisione. A differenza dei comuni sistemi idraulici, un ascensore scende sfruttando la gravità, controllata dall'elettrovalvola di discesa. Per garantire la sicurezza, la valvola rimane a tenuta stagna quando è ferma, impedendo qualsiasi "deriva". Durante la discesa, la valvola garantisce una velocità regolare e costante indipendentemente dal carico, mentre un valvola di rottura montato direttamente sul martinetto garantisce la massima protezione contro cadute incontrollate in caso di rottura del tubo.
Discesa controllata tramite gravità e modulazione delle valvole
La differenza principale tra gli ascensori a trazione e quelli idraulici è che questi ultimi utilizzano una pompa per la discesa. Invece, quando il controller comanda un movimento verso il basso:
- La pompa si spegne immediatamente.
- La valvola di discesa si apre, consentendo all'olio di tornare al serbatoio.
- La valvola di controllo del flusso (spesso integrata nella valvola direzionale o nel collettore) controlla il flusso dell'olio.
- La gravità abbassa l'auto, mentre la valvola di controllo regola la velocità.
Per dosare (limitare) il flusso di olio in uscita dal martinetto idraulico durante la discesa, controllando così la velocità di discesa indipendentemente dal carico della cabina. Ciò garantisce una discesa costante e regolata indipendentemente dal peso dei passeggeri. Ad esempio, una valvola a spillo o un orifizio proporzionale regola il percorso del flusso dalla porta del martinetto (A) alla porta del serbatoio (T) durante il ciclo di discesa, mantenendo la velocità a 100 piedi/min sia che la cabina sia vuota che a pieno carico.
Questo design a risparmio energetico riduce il consumo elettrico perché non è richiesta alcuna energia per la discesa, a parte l'elettronica di controllo.
Condizionamento e stabilizzazione del sistema
Gli ascensori idraulici sono inefficienti, poiché la maggior parte dell'energia in ingresso si converte in calore. Ciò rende necessario l'impiego di uno scambiatore di calore. Questo mantiene la viscosità dell'olio e previene danni al sistema. Inoltre, richiede che il serbatoio sia dimensionato per garantire un tempo di residenza del fluido adeguato per il raffreddamento e la deaerazione. Ad esempio, un sistema da 50 GPM può avere un serbatoio da 200 galloni e uno scambiatore di calore da 15 kW raffreddato a ventola per mantenere la temperatura dell'olio al di sotto dei 140 °F (60 °C).
Controllo di avvio e arresto dell'ascensore
La centralina idraulica impedisce alla cabina dell'ascensore di muoversi durante un picco di avvio e gestisce le condizioni termiche. Utilizza un interruttore di reset, un interruttore di temperatura e un relè ritardato per bypassare il circuito. All'avvio, un solenoide devia brevemente il flusso della pompa direttamente al serbatoio fino al raggiungimento della pressione massima, impedendo il salto della cabina. Inoltre, al di sotto di un punto di regolazione (ad esempio, 32 °C), il controllo può spegnere la ventola dello scambiatore di calore. Al di sopra di un punto elevato, può spegnere l'ascensore fino al raffreddamento.
Classificazione delle unità di potenza idrauliche in base al tipo di pompa
Unità di potenza per pompe a palette
Le pompe a palette sono economiche e ampiamente utilizzate. Tuttavia, presentano una maggiore rumorosità di funzionamento e pulsazioni di pressione, che possono causare vibrazioni e risonanze tra la cabina e il cilindro idraulico. Di conseguenza, sono meno adatte per installazioni che richiedono elevato comfort e bassi livelli di rumorosità. Livello di rumore ≈ 55 dB(A) (misurato a 1 metro).
Pompa ad ingranaggi elicoidali ad arco
La pompa ad ingranaggi elicoidali con denti ad arco è un design ottimizzato per le pompe ad ingranaggi introdotto negli ultimi anni. Combina un profilo dei denti ad arco con una struttura a ingranaggi elicoidali per ottimizzare la traiettoria di accoppiamento, ridurre le pulsazioni del fluido ed è adatta a clienti con requisiti prestazionali specifici. Livello di rumore ≈ 50 dB(A) (misurato a 1 metro).
Unità di potenza per pompe a tre viti
I gruppi di pompaggio a tre viti sono progettati per applicazioni residenziali di fascia alta. I loro vantaggi principali includono:
- Pressione di uscita uniforme e continua, quasi senza pulsazioni
- Vibrazioni notevolmente ridotte
- Durata di vita prolungata grazie al minimo attrito interno
Queste caratteristiche si traducono in un comfort di guida migliorato, livello di rumore ≈ 40 dB(A) (misurato a 1 metro) E requisiti di manutenzione ridotti e maggiore affidabilità complessiva del sistema, rendendo le pompe a tre viti la soluzione preferita per i moderni ascensori idraulici domestici.
Classificazione in base alla modalità di controllo della valvola
Unità di potenza della valvola a due velocità
L'unità di potenza della valvola a due velocità controlla la discesa commutando tra valvole veloci e lente. Questa configurazione consente il controllo di base dell'accelerazione e della decelerazione e migliora significativamente il comfort di marcia rispetto agli ascensori idraulici tradizionali. È adatta alla maggior parte delle applicazioni standard per ascensori residenziali.
Gruppo motore a tre valvole (JL-36-4)
Il sistema a tre valvole si basa sul design a due velocità aggiungendo una valvola di protezione dalla pressione. Questo miglioramento previene l'autodiscesa accidentale causata da perdite idrauliche e garantisce il mantenimento a livello del pavimento a lungo termine. Le prestazioni di rumorosità e le dimensioni esterne rimangono simili all'unità a due velocità, mentre la sicurezza e il mantenimento della pressione sono migliorati.
Unità di potenza della valvola proporzionale
Le centraline con valvole proporzionali rappresentano la soluzione di controllo più avanzata. Grazie al coordinamento tramite PLC con un amplificatore per valvole proporzionali, consentono una regolazione precisa e in tempo reale della portata idraulica durante la discesa. Ciò garantisce:
- Regolazione della velocità senza soluzione di continuità
- Comfort di guida superiore
- Dipendenza ridotta dalle competenze dell'installatore grazie al debug semplificato
Queste unità sono particolarmente adatte per ascensori idraulici di fascia alta, dove prestazioni e comfort sono essenziali.
Classificazione in base alle prestazioni acustiche
Unità di potenza a basso rumore
Le unità a bassa rumorosità, che in genere utilizzano pompe a pale, operano a circa 55-60 dB. Offrono un controllo del rumore accettabile per gli ambienti residenziali standard se abbinate a convertitori di frequenza di alta qualità.
Unità di potenza ultra silenziose
Le unità di potenza ultrasilenziose utilizzano la tecnologia della pompa a tre viti, abbinata a un design a bagno d'olio e a cuscinetti smorzanti. Il rumore di funzionamento è ridotto a circa 43-45 dB, con vibrazioni praticamente assenti. Queste unità sono consigliate per ambienti sensibili al rumore, come ville e case di lusso.
Design a immersione in olio e caratteristiche di sicurezza
Le centraline immerse in olio integrano componenti chiave nell'olio idraulico, migliorando la lubrificazione, la dissipazione del calore e la soppressione del rumore. Le caratteristiche standard di sicurezza e manutenzione includono:
- Scarico manuale di emergenza (scarico manuale dell'olio)
- Valvola di intercettazione per manutenzione di emergenza
- Manometro e protezione da sovraccarico
- Interfacce di rilevamento anti-estrusione
Il meccanismo di discesa di emergenza migliorato utilizza una struttura a manopola con ripristino automatico, eliminando la necessità di utensili e consentendo una risposta rapida in caso di interruzioni di corrente.
Principi di funzionamento idraulici ed elettrici
Operazione ascendente
Durante la salita, un convertitore di frequenza controlla con precisione la velocità del motore, garantendo un'accelerazione e una decelerazione fluide. L'inverter consente inoltre la conversione dall'alimentazione monofase domestica all'alimentazione trifase richiesta dal motore, risolvendo una sfida comune nelle installazioni residenziali.
Operazione discendente
Il controllo della discesa dipende dalla configurazione della valvola selezionata:
- I sistemi a due velocità e a tre valvole si basano sulla commutazione temporizzata delle valvole e sulle valvole a farfalla con compensazione della pressione
- I sistemi di valvole proporzionali utilizzano segnali PLC per regolare continuamente il flusso
Queste strategie di controllo coordinate garantiscono un funzionamento stabile sia con carichi leggeri che pesanti
Conclusione
La progettazione dell'HPU influenza direttamente la qualità della corsa, i livelli di rumorosità, l'efficienza energetica e l'affidabilità complessiva dell'impianto. Per tecnici, ingegneri e responsabili di edificio, la conoscenza dell'HPU è essenziale per una corretta manutenzione, risoluzione dei problemi e ottimizzazione del sistema, rendendolo uno dei componenti più importanti in qualsiasi installazione di ascensore idraulico.
