INDICATORE
INDICATORE
. Meccanica. - Nella tecnica delle macchine a stantuffo è chiamato semplicemente indicatore, o indicatore delle pressioni o indicatore si Watt, uno strumento che permette di rilevare vare il ciclo delle pressioni, detto perciò anche ciclo indicatoi cioè il diagramma cartesiano che ha le ascisse e le ordinate proporzionali rispettivamente ai volumi generati dallo stantuffo e alle pressioni effettive interne al cilindro della macchina.
L'area del ciclo indicato è proporzionale al ìavoro delle pressioni che agiscono sulla faccia dello stantuffo: di qui le denominazioni di lavoro indicato e di potenza indicata. Il lavoro o la potenza effettivi (cioè misurati sull'albero motore) differiscono da quelli indicati per il lavoro o la potenza assorbiti dalle resistenze passive che s'incontrano nella trasmissione fra lo stantuffo e l'albero motore. La differenza è positiva per le macchine motrici, negativa per le operatrici.
Negl'indicatori ordinarî il foglio ha il moto proporzionale a quello dello stantuffo, e la punta scrivente il moto proporzionale alla pressione.
Nel tipo originario, descritto da J. Watt nel 1822 per l'applicazione alla sua macchina a vapore a bilancieri, il foglio era portato da un telaio scorrevole su guide rettilinee e mosso da in punto intermedio del grande bilanciere; la punta scrivente era fissata allo stelo di uno stantuffino, il cui cilindro era tenuto in comunicazione col cilindro della macchina in prova, e i cui spostamenti erano contrastati da una molla tarata.
Ben presto sono stati introdotti nell'indicatore di Watt i perfezionamenti che lo hanno portato a una forma quasi definitiva. Le modificazioni sono consistite essenzialmente nell'avvolgere il foglio su un tamburo dotato di moto rotatorio oscillante, e nel fissare la punta scrivente all'estremità di una leva connessa allo stantuffino con un sistema articolato di amplificazione. Non basta a questo scopo una semplice leva a fulcro fisso, perché la traiettoria della punta deve rimanere rettilinea se si vuol conservare al diagramma la sua proprietà di proporzionalità tra aree e lavori. Molte soluzioni sono state escogitate per questo problema dagli studiosi di cinematica applicata del secolo scorso.
Un'altra modificazione è conseguenza dell'abbandono del bilanciere come mezzo di trasformazione del moto rettilineo in moto circolare nelle macchine a stantuffo. Il moto al foglio è allora trasmesso direttamente dallo stantuffo motore, o suo stelo; per ridurre la corsa si ricorre a una coppia di puleggine di diverso diametro, sulla maggiore delle quali si avvolge il cordino fissato allo stantuffo, mentre sulla minore si avvolge quello che va al tamburo dell'indicatore.
Per arrivare alla forma attuale, del resto già concretata da circa un trentennio (1906), resta solo il trasporto della molla antagonista all'esterno del cilindretto dell'indicatore, per evitare le influenze del riscaldamento.
Si può cambiare la scala delle pressioni, cambiando la molla e anche sostituendo il cilindretto con altri di diametro differente. Si può anche variare la scala dei volumi, cambiando le pulegge di riduzione.
Nell'ultimo trentennio sono stati oggetto di particolare studio gl'indicatori adatti alle macchine veloci e in particolare ai motori leggieri a combustione interna. L'indicatore usuale, di cui abbiamo parlato fin qui, mal si presta a rilevare cicli di breve durata, soprattutto perché l'equipaggio mobile (stantuffino, ecc.) viene a sommare alle pressioni da misurare le proprie forze d'inerzia, sicché falsa le indicazioni.
Anche il moto oscillatorio del tamburo che porta il foglio può essere perturbato da velocità eccessive; ma a questo si rimedia facilmente sostituendovi un moto continuo, comandato p. es. dalla manovella motrice, e operando poi la trasformazione delle ascisse in base alla conoscenza della relazione tra gli spostamenti del piede di biella e le rotazioni della manovella.
Invece, per quanto riguarda le pressioni, il criterio adottato primieramente è stato quello dell'alleggerimento delle parti mobili e della riduzione degli spostamenti. Seguendo lo stesso indirizzo ma spinto alle estreme conseguenze, e con radicali trasformazioni costruttive, si è giunti ai micro-indicatori (Mader) che dànno diagrammi di pochi mmq., destinati a essere osservati al microscopio, o ingranditi fotograficamente; e ai manografi (Le Chatelier), in cui i movimenti piccolissimi (dati per le ascisse da un piccolo meccanismo biella-manovella e per le ordinate da una membrana elastica, che funge da stantuffo e da molla) sono amplificati otticamente da uno specchietto.
Movimenti ancora minori utilizzano gl'indicatori in cui la pressione è fatta agire su cilindretti di carbone inseriti in un circuito elettrico di cui si misura la resistenza (telemetri Peters) o su cristalli di quarzo suscettibili di fenomeni piezoelettrici. Strumento registratore è per questi un oscillografo.
Un criterio affatto diverso è quello di tenere il manometro in comunicazione col cilindro solo per una brevissima fase del ciclo. Ripetendo la comunicazione per un numero sufficiente di cicli successivi, il manometro ha tempo di segnalare la pressione corrispondente a quella fase; variando questa con opportuni meccanismi (De Juhàsz, Gale), si può ricostruire per punti l'intero ciclo medio.
Altri indicatori finalmente (Farnboro) dànno pure un diagramma medio ricostruito per punti, segnalando però invece l'istante in cui nel cilindro la pressione raggiunge un valore stabilito, che viene successivamente variato.