INFORMAZIONI TECNICHE

Le ventole del PC 
Cuscinetti , bronzine & C

 

Sistemi ibridi cuscinetto + bronzina

Se per aumentare la resistenza del supporto esistono ventole il cui albero poggia su due cuscinetti, invece che uno solo, questa soluzione aumenta costo e rumorosità dell' insieme. Per ridurli, esistono anche soluzioni in cui il basso attrito di rotazione è supportato da un cuscinetto mentre il problema della robustezza è risolto con una bronzina piuttosto corta. che sorregge la parte terminale dell' asse. In questo modo si cerca di ottenere i vantaggi dell' uno e dell' altro metodo.

La bronzina sostiene parte dell' albero, riducendo lo sforzo del cuscinetto ed evita che esso venga danneggiato da sforzi meccanici applicati alla ventola.

 

Nella foto è visibile una coppia bronzina - cuscinetto tratta da una ventola da 50 mm.

Rispetto alle bronzine viste prima, si nota la ridotta lunghezza di questa, dato che il rimanente spazio è occupato dal cuscinetto.


Bronzine ceramiche

Per evitare i problemi fin qui visti, alcuni costruttori hanno realizzato bronzine ceramiche, in materiale sintetico, invece che in metallo. Questo garantisce un bassissimo attrito con l' albero e non richiede particolare lubrificazione. 
Ad esempio, Papst utilizza questo metodo, realizzando le sua famose ventole "made in Germany" di qualità proverbiale. 

Queste ceramiche sono molto più dure del metallo e quindi estremamente più resistenti, sia all' attrito che alla temperatura, mentre la sua superficie si può lavorare ad un grado di uniformità irraggiungibile con i metalli, dando così origine ad un sistema di supporto eccellente, che richiede limitatissima o nessuna necessità di lubrificazione.

Va detto che la ceramica usata non è quella dei piatti da tavola, ma si tratta di materiali di sintesi molto particolari e tra questi e la lavorazione estremamente raffinata, il costo di queste bronzine non è per niente basso. I valori di MTBF forniti dai costruttori sono molto alti, attorno a 80 mila ore, mentre il rumore è estremamente contenuto. Fattore positivo è che nella loro vita i supporti ceramici non tendono a diventare più rumorosi col passare del tempo, come invece capita con i sistemi fin qui visti.


C
eramic axis


Nella bronzina in ceramica gira un albero in acciaio; un' altra soluzione è quella opposta, ovvero realizzare la bronzina in metallo e l' albero in materiale ceramico (ceramic axis); questo potrebbe rendere più fragile la ventola ad urti molto duri, ma in pratica è ben difficile che nell' uso ordinario questo possa accadere. Diversi costruttori hanno in catalogo ventole con questo supporto inconsueto. Lo scopo è sempre quello di ridurre il rumore ed aumentare la durata. La combinazione bronzina metallica - asse ceramico crea una situazione analoga a quella precedentemente vista per le bronzine ceramiche.

 

Maglev

L' ideale per sostenere una parte rotante è che essa stia su da sola, senza supporti. In pratica questo non è impossibile : basta pensare ai treni su sospensione magnetica che corrono in varie parti del mondo : niente parti in contatto, niente attrito, niente usura, niente problemi. Se per un treno il problema non è semplice, dato il suo peso, lo diventa per la parte rotante delle ventole, che ha massa ben più limitata, per cui l' energia necessari per la sospensione magnetica è altrettanto piccole. Attualmente, per quello di cui siamo a conoscenza, solo un costruttore, Sunon , ha implementato questo metodo per le sue ventole, chiamandolo Maglev (Magnetic levitation). In sostanza, si tratta di una diversa struttura dei magneti fisso e mobile di cui si compone il motore; nella rotazione si produce un campo magnetico ausiliario che mantiene sospeso il rotore al centro dello statore, senza bronzine, nè cuscinetti. Sul sito di Sunon è possibile trovare una dettagliata descrizione di questo sistema, che, quindi, non stiamo qui a dettagliare. Essenzialmente i vantaggi sono dovuti all' assenza, oltre che dei supporti, di lubrificanti, guarnizioni, ecc., il che prolunga la vita della ventola e permette di lavorare anche a più alte temperature ambientali. Ovviamente il costo è proporzionato alla tecnologia usata.

In relazione alla rumorosità, il sistema a sospensione magnetica è quello che ne produce di meno per quanto riguarda il supporto; però il rumore  non è dovuta solo a questo, ma anche, e in larga parte, al disegno delle pale e della guida dell' aria, che non sempre è adeguato ad ottenere bassi valori in dB(A).

 

Hydraulic Bearing

Si stanno diffondendo anche i cosiddetti Hydraulic Bearing, o fluid bearing, ovvero dei sistemi in cui le sfere dei cuscinetti sono sostituite da un fluido; questo ha i vantaggi di basso attrito e di lunga durata dei cuscinetti, ma senza il rumore prodotto da rotolamento delle sferette; inoltre il fluido stesso funge da lubrificante senza avere i problemi tipici dei sistemi a bronzine, in quanto è sigillato similmente ad un cuscinetto. 

Inoltre, il cuscinetto idraulico supporta l' albero per una lunghezza simile a quella di una bronzina e quindi ha caratteristiche meccaniche di robustezza  è comparabile con questa o con i sistemi a due cuscinetti metallici piuttosto che a quelli con singolo cuscinetto.

Nell' immagine a lato è presentato un ingrandimento della sezione di un cuscinetto a fluido, denominato FDB - Fluid Dynamic Bearing, prodotto da AVC.

Uno speciale anello di materiale fluido provvede alla separazione tra albero e statore.

Se non si verificano perdite del fluido, il cuscinetto idraulico lavora per lungo tempo e senza rumore, mentre il costo è competitivo con quello delle soluzioni a due cuscinetti metallici.


 


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Aggiornato il 14/03/07.