Fluido 446- Maggio 2022

41 fluidotecnica 446 • maggio 2022 (o addirittura al di sotto della pressione di vapore dell’olio stesso), provocandone l’evaporazione. Le bolle di aria venutesi a formare riducono l’efficienza volumetrica dei vari componenti, e collassano quando il fluido rallenta e la pressione risale, con la conseguente erosione e danneggiamento delle parti meccaniche e generazione di rumore, effetto che può essere deleterio in alcune particolari applicazioni. È necessa- rio, pertanto, limitare il più possibile tale fenomeno, analizzandone o prevedendone l’insorgere, e regolare di conseguenza le condizioni di funzionamento del sistema per ridurlo. Studio del fenomeno Èstatoeffettuatounostudioapprofonditodi tale fenomeno mediante l’uso di una spool valve, una valvola di tipo proporzionale a 2 vie e 2 posizioni, costruita con un case in plexiglass trasparente, per poter effettuare analisi di tipo visivo. Il cursore della valvola (figura 1) è dotato di un notch, largo 2 mm, che mette in comunicazione la camera di alta pressione con quella di bassa pressio- ne, e che permette di regolare finemente la sezione di passaggio corrispondente al movimento del cursore (effettuato ma- nualmente tramite micrometro). È in que- sta zona che avviene la formazione delle bolle di cavitazione, la cui intensità varia a seconda della portata di flusso e dell’aper- tura della valvola stessa, con conseguente variazione della pressione a monte della valvola, secondo l’equazione dell’orifizio. La valvola è installata su di un banco di prova, che fornisce una portata di olio (ISO VG46) regolabile fino a circa 17 l/min, sul quale sono inoltre installati due trasduttori di pressione per la misura delle condizioni a monte e a valle della valvola in prova, un misuratore di portata volumetrica coriolis, che valuta anche densità e temperatura del fluido di lavoro, e un orifizio calibrato per la regolazione della pressione a valle della valvola (per simulare un eventuale carico di lavoro). È inoltre installata una fotocamera FastCam ad alta frequenza di acquisizione per la registrazione di immagini che rap- presentano il fenomeno cavitativo. Infine, sul case della valvola, sono stati installati tre accelerometri monodirezionale per la registrazionedelle vibrazioni generatedalla cavitazione. Analisi e teoria del caos Una prima analisi ha riguardato l’elabo- razione delle immagini acquisite dalla Fa- stCam, ad una frequenza di 4000 fps. In figura 2 è possibile visualizzare le bolle di cavitazioneche si formano, aposizionefissa del cursore (1 mm) e a varie condizioni di pressione a monte (la pressione a valle è mantenuta costanteepari aquellaatmosfe- rica): esse appaiono come due code che si diramano dal bordo di attacco della camera di alta pressione. Questo provoca la forma- zione della cosiddetta vena contratta, una riduzionedinamicaulterioredellasezionedi Figura 1 - CAD della spool valve analizzata, con dettaglio su notch. Figura 2 - Bolle di cavitazione all’interno del notch. Apertura 1 mm, pressioni da 6 a 9 bar.