33-99No. Mufu E Rd. Gulou District, Nanjing, Kina [email protected] | [email protected]
33-99No. Mufu E Rd. Gulou District, Nanjing, Kina [email protected] | [email protected]
I industrielle hydrauliske systemer er pumpen normalt monteret øverst på beholderen, der indeholder systemets væske. Sugeledningen (også kaldet indgangsledningen) forbinder pumpeindgangen med olien i beholderen.
Strømningen af væske fra beholderen til pumpen kan betragtes som et separat hydraulisk system. I dette delsystem skaber undertrykket, der dannes af pumpen, modstanden mod strømningen, og den energi, der driver væsken, stammer fra atmosfæretrykket. Atmosfæren, der virker på oliens overflade i beholderen, fungerer som en akkumulator.
Figur 5-1 Standard pumpeinstallation — pumpe øverst, sugelinje under oliestanden. Atmosfæretrykket, der virker på olieoverfladen, er det, der presser olien op i pumpen.
Vi tænker normalt på luft som værende vægtløs, men atmosfæren af luft omkring Jorden har faktisk tryk. Torricelli, opfinderen af barometeret, viste, at atmosfæretryk kan måles ved hjælp af en kviksølvkolonne. Ved at venden en med kviksølv fyldt rør på hovedet ned i en kviksølvbakke fandt han ud af, at kviksølvkolonnen, som atmosfæretrykket kan bære, ved havets overflade er 29,92 tommer (760 mm). Så ved standardbetingelser svarer atmosfæretrykket ved havets overflade til (eller er ækvivalent med) en kviksølvkolonne på 29,92 tommer (760 mm). Selvfølgelig vil ethvert sted over havets overflade have et lavere atmosfæretryk.
Hydraulisk tryk udtrykkes normalt i psi eller bar, men atmosfærisk tryk måles normalt i in.Hg (tommer kviksølv) eller mmHg. Ved 68 °F (20 °C) og 36 % relativ luftfugtighed svarer havniveauets atmosfæretryk til 29,92 in.Hg eller 760 mmHg, hvilket svarer til 14,7 psia eller 1,01 bar. Det er vigtigt at bemærke, at bar ikke bruges til at definere atmosfærisk tryk; i stedet er standardatmosfæretrykket 101.000 N/m².
Ved omregning mellem in.Hg og psi bemærk, at 1 psia = 2,04 in.Hg, og 1 bar ≈ 752 mmHg. Så cirka: 1 psia ≈ 2 in.Hg, eller 1 bar ≈ 750 mmHg.
Både absolut tryk og manometrisk tryk kan bruges til at måle tryk i et hydraulisk system.
Absolut tryk måles fra nulpunktet for tryk – det punkt, hvor der er fuldstændig fravær af tryk. Enheden kan være psi (bar) eller in.Hg (mmHg). Absolut tryk angives ved at tilføje et "a"-suffix: psia (absolut psi), bara.
Manometrisk tryk måles fra referencepunktet for atmosfærisk tryk. Enheden er psi (bar). Absolut tryk er lig med manometrisk tryk plus standardatmosfærisk tryk. Eksempel: Hvis et system viser 100 psig (6,9 bar manometrisk) og standardatmosfærisk tryk er 14,7 psia (1 bar), er det absolutte tryk 114,7 psia (7,9 bar absolut). For at skelne mellem de to skrives manometrisk tryk som psig, og absolut tryk som psia.
Når pumpen ikke kører, er indgangssiden af systemet i ligevægt – trykforskellen mellem pumpen og atmosfæren er nul, hvilket betyder, at der ikke er nogen strømning. For at pumpen kan tilføre olie til sin roterende enhed, opretter den kørende pumpe et tryk under atmosfærisk tryk – systemet bliver ubalanceret – og strømningen begynder.
Det tryk, som atmosfærisk tryk udøver på væsken, har to formål:
De fleste atmosfæriske tryk bruges til at accelerere væsken ind i pumpen, men den første opgave skal udføres først: at levere væske til pumpeindgangen. Hvis for meget af det atmosfæriske tryk forbruges i denne fase, vil der ikke være tilstrækkeligt tryk tilbage til at accelerere væsken ind i den roterende samling. Dette får pumpen til at 'sulte', og der opstår det, der kaldes kavitation.
Kavitation er dannelse og sammenbrud af dampcaviter i en væske. Den skader pumpen på to måder:
På pumpeindgangssiden dannes dampkavitet i hele væsken. Dette reducerer smøreeffekten og accelererer slid. Når disse kavitet når den højtrykszone ved pumpeudgangen, bliver kavitetvæggene komprimeret og kollapser voldsomt, hvilket frigør en enorm mængde energi, der "slår små stykker af" metaloverflader – ligesom en skulptør, der bruger hammer og mejsel på sten. Hvis kavitation tillades at fortsætte, forkortes pumpens levetid, og kavitationsaffald kan rejse til andre dele af systemet og beskadige andre komponenter.
Figur 5-5 Kavitationsbeskadigelse på pumpehusets boring. Det mikroskopiske pitting-mønster skyldes gentagne implosioner af dampkavitet ved metaloverfladen.
Det mest åbenlyse tegn på kavitation er støj — når luftboblerne kollapser, genererer de vibrationer med høj amplitude, som spreder sig gennem hele systemet, og hydraulikpumpen frembringer en højfrekvent, skærende lyd. Når kavitation opstår, falder strømmen, fordi pumpekammerne ikke er fuldstændigt fyldt med væske, og systemtrykket bliver ustabil.
Kavitation dannes i en væske, fordi væsken koger — men denne kogning skyldes ikke varme. Den skyldes, at væsken når et tilstrækkeligt lavt absolut tryk.
Alle molekyler i en væske er i konstant bevægelse, men ikke alle med samme hastighed. Hurtigere bevægende molekyler nær overfladen forsøger at undslippe ind i rummet ovenover, trods den tiltrækkende kraft fra omkringliggende molekyler. Den kraft, som de hurtigt bevægende molekyler skal overvinde, for at undslippe ind i atmosfæren, er væskens damptryk.
Hvis væskebeholderen er forseglet, trænger hurtigt bevægende molekyler ind i rummet over væsken. Når dette rum når dampmætning, kolliderer molekylerne og vender tilbage til væsken. Molekyler, der forlader væsken, kaldes fordampning; molekyler, der vender tilbage, kaldes kondensation. Når fordampnings- og kondensationshastighederne er ens, opnås ligevægt, og trykket, der dannes af dampen, er væskens damptryk. Damptryk angives typisk i absolut trykenheder, tommer kviksølv (in.Hg).
Damptryk påvirkes af temperaturen. Når temperaturen stiger, får væskemolekylerne mere energi og bevæger sig hurtigere. Damptrykket stiger. Når damptrykket bliver lig med atmosfærisk tryk, kan væskemolekylerne frit trænge ind i atmosfæren — dette kaldes kogning. Vand koger ved havets overflade ved 212 °F (100 °C), fordi væskens damptryk ved denne temperatur er lig med det atmosfæriske tryk.
En væske kan også fås til at koge ved at nedsætte trykket, der virker på den. Når det nedsatte tryk bliver lig med væskens damptryk, kan væskemolekylerne frit trænge ind i rummet over væsken. Vand ved 100 °F (37,2 °C) har et damptryk på 2 tommer kviksølv (0,068 bar). Hvis en beholder med vand ved 100 °F forbindes til en vakuum-pumpe og det indre absolutte tryk falder til 2 tommer kviksølv (0,068 bar), vil vandet koge. Pumper, der håndterer væske, oplever generelt denne type kogning.
Hydraulikolie ved havets overflade indeholder ca. 10 % opløst luft. Denne luft findes opløst i væsken – den er usynlig og øger ikke mærkbart væskens volumen. Evnen for hydraulikolie eller enhver anden væske til at opløse luft falder, når trykket på væsken falder. For eksempel vil opløst luft i en kop hydraulikolie under atmosfærisk tryk danne bobler og slippe ud af opløsningen, hvis koppen placeres i et vakuum. Under kavitation slipper opløst luft ud af olien og forårsager skade på hydraulikpumpen.
Indblandet luft er luft i væsken i en ikke-opløst tilstand – som bobler. Hvis en pumpe lejlighedsvis suger olie med indblandet luft, har luftboblerne effekter på pumpen, der minder om kavitation. Da det dog ikke er relateret til væskens damptryk, kaldes det pseudo-kavitation.
Hvis der er utætheder i sugehovedet eller pumpeakslen tætter forkert, er luftblandet olie næsten altid til stede i systemet. Da trykket på pumpeindgangssiden ofte er lavere end atmosfærisk tryk, vil enhver åbning der trække luft ind i olien og ind i pumpen. Alle luftbobler, der ikke kan slippe ud af beholderen, vil også trænge ind i pumpen.
Kavitation er meget skadelig for både pumpen og systemet. Af denne grund specificerer pumpeproducenter indgangssidegrænser for deres produkter. Producenter af industrielle hydrauliske volumenpumper angiver generelt, at trykket ved pumpeindgangen skal være lavere end atmosfærisk tryk, så væsken kan suges ind i pumpens roterende enhed. Denne trykspecifikation angives dog normalt ikke i absolutte trykenheder – den angives i form af vakuum.
Et vakuum er ethvert tryk under atmosfæretrykket. Vakuum er et forvirrende begreb, fordi udgangspunktet er det samme som for manometrisk tryk (atmosfæretryk), men værdierne tælles nedad i enhederne tommer kviksølv (in.Hg) eller millimeter kviksølv (mmHg).
0 tommer (0 mm) vakuum = atmosfæretryk eller nul manometrisk tryk. 29,92 in.Hg (760 mmHg) vakuum = fuldstændigt vakuum eller nul absolut tryk.
Som vist på diagrammet er en kviksølvbæger forbundet via et glasrør til en beholder ved atmosfæretryk: Da trykket indeni beholderen svarer til det atmosfæriske tryk, der virker på bægeret, stiger kviksølven ikke i glasrøret. En kviksølvhøjde på nul angiver, at beholderen ikke er i vakuum.
Hvis beholderen evakueres, indtil trykket inde i beholderen falder med 10 tommer kviksølv (254 mm Hg), kan atmosfæretrykket, der virker på karrets overflade, bære 10 tommer (254 mm) kviksølv — den målte vakuum er 10 tommer kviksølv (254 mm Hg). Hvis beholderen evakueres til fuldstændigt vakuum (nul absolut tryk), kan atmosfæretrykket bære 29,92 tommer (760 mm) kviksølv — det målte vakuum er 29,92 tommer kviksølv (760 mm).
0 tommer (0 mm) kviksølv-vakuum = atmosfæretryk = nul manometrisk tryk. 29,92 tommer kviksølv (760 mm) vakuum = fuldstændigt vakuum = nul absolut tryk.
Figur 5-9 Vakuummåling med kviksølvmanometer. De tre tilstande fra top til bund: atmosfæriske forhold (0 vakuum), delvist vakuum (10 tommer kviksølv) og fuldstændigt vakuum (29,92 tommer kviksølv = 0 psia).
En vakuummanometer er kalibreret fra 0 til 30 tommer kviksølv (0–760 mmHg), hvor hver inddeling svarer til 1 tomme kviksølv. Ved havets overflade konverteres en vakuummanometeraf læsning til absolut tryk ved simpelthen at trække vakuumaf læsningen (i tommer kviksølv) fra 30 tommer kviksølv (760 mmHg). For eksempel svarer en vakuumaf læsning på 7 tommer kviksølv (177 mmHg) til et absolut tryk på 23 tommer kviksølv (583 mmHg).
Pumpeproducenter bruger vakuumenheder til indgangskrav, fordi det er relateret til havhøjde – når pumpen anvendes i højder over havets overflade, skal det lavere atmosfæretryk på den pågældende højde tages i betragtning.
Eksempel: Hvis en producent specificerer, at maksimalt indløbsvakuum ikke må overstige 7 in.Hg (177 mmHg), betyder det, at producenten kræver mindst 23 in.Hg (583 mmHg) absolut tryk (eller atmosfærisk tryk) ved pumpeindløbet for at accelerere væsken ind i det roterende sæt. Hvis det absolutte tryk ved pumpeindløbet falder under 23 in.Hg (583 mmHg), kan pumpen blive beskadiget, selvom dette afhænger af den sikkerhedsmargin, som producenten har indbygget i vakuumklassificeringen. Alle offentliggjorte specifikationer for pumpeindløb forudsætter nominel hastighed og petroleumolie. Hvis pumpen kører med en anden hastighed eller bruger en anden væske, skal specifikationerne justeres.
Pumpens maksimale tilladte vakuum afhænger af, hvilken væske der pumpes. Tekniske krav til indgangssiden beregnes på grundlag af specifik vægt og damptryk for petroleumsoel. Hvis brandhæmmende hydraulikvæsker anvendes, vil ændringer i specifik vægt og damptryk påvirke det maksimale tilladte indgangsvakuum.
Specifik vægt er forholdet mellem vægten af én væske og vægten af en anden væske. Mere præcist er det forholdet mellem vægten af en fast volumen væske og vægten af samme volumen vand. Ved 60 °F (15,6 °C) vejer 1 ft³ vand 62,4 lbs (28,3 kg). Ved at dividere olievægten med vandvægten finder vi, at olie vejer 90 % så meget som vand, eller vægtforholdet er 1 (vand) til 0,90 (petroleumsoel) — den specifikke vægt (SG) af petroleumsoel er derfor 0,90.
Pumpens indgangssidekrav beregnes for petroleumsoel med specifik vægt på 0,87–0,90. For fosfatester-brandhæmmende væske stiger specifik vægt med 30 % til ca. 1,15. Specifik vægt for vandbaserede hydraulikvæsker ligger mellem 0,93 (HFB-emulsion) og 1,08 (vand-glykol). For at accelerere disse tungere væsker ind i pumpen kræves der højere tryk ved pumpens indgang. Derfor bør den maksimalt tilladte undertryksværdi let reduceres.
Petroleumsoel og fosfatester-brandhæmmende væsker har ved normale hydrauliske driftstemperaturer meget lavt damptryk, men vandbaserede hydraulikvæsker er anderledes. Vandbaserede væsker indeholder en stor andel vand. Damptrykket for både HFB-emulsion og vand-glykol kan nå flere tommer kviksølv, mens petroleumsoel og syntetiske væsker har damptryk på kun en brøkdel af en tomme kviksølv. Derfor er vandbaserede væsker mere tilbøjelige til fordampning og kavitation.
For at forhindre, at væskebaserede væsker kaviterer, kræver pumpeproducenter tilstrækkeligt tryk ved pumpens indgang for at accelerere den arbejdende væske ind i pumpen. Dette krav kan opfyldes ved at reducere det maksimalt tilladte vakuum.
Figur 5-13: Sammenligning af damptryk. Væskebaserede væsker har langt højere damptryk end mineralolie ved samme temperatur, hvilket gør dem mere udsatte for kavitation, hvis indgangsvakuummet er for højt.
Vedligeholdelsespersonale er mest sandsynligt at opdage en pumpes udvikling af kavitation eller luftindtrængning tidligt, da deres bekendtskab med maskinen gør dem i stand til at bemærke de første tegn på en fejl.
Det mest åbenlyse tegn på kavitation eller luftindtrængning i en hydraulisk pumpe er en højfrekvent lyd, men der er subtile forskelle: En kaviterende pumpe frembringer en stabil højfrekvent lyd – denne lyd kan skyldes sammenbrud af bobler af næsten samme størrelse. Når pumpen suger luft ind, varierer lyden betydeligt: Når en lille mængde luft trænger ind, lyder støjen som klik eller som en defekt leje; hvis store mængder luft trænger ind, frembringer den en underlig hamrende eller knasende lyd.
En mere pålidelig metode til at skelne mellem kavitation og luftindtrængning er at bruge en vakuummanometer til at bestemme den absolutte tryk ved pumpeindgangen. Træk vakuumaf læsningen fra atmosfærisk tryk; hvis den absolutte trykværdi er utilstrækkelig, kan kavitation forekomme.
For nye hydrauliske systemer: hvis pumpen kavitater, kan det skyldes, at sugelinjen er dårligt dimensioneret, eller at olieviskositeten er for høj. Brug af olie med den korrekte viskositet eller forøgelse af sugelinjens diameter for at reducere trykfaldet i ledningen vil hjælpe med at forbedre kavitationen. For et korrekt dimensioneret eksisterende system: hvis pumpen kavitater, kan det skyldes, at sugelinjen er blokeret af snavs, papir eller små dyr – eller at indløbsfilteret er for snavset uden omstyringsventil, eller at omstyringsventilen ikke åbner tilstrækkeligt.
For hydrauliske pumper betyder "pumpefyldning", at pumpemekanismen fyldes med væske. En upumpet pumpe indeholder luft eller "luftlåse." Før pumpevirkningen begynder, skal denne luft fjernes fra sugelinjen og pumpekammeret. Hvis dette trin udelades, kan en hydraulisk pumpe, der startes uden pumpefyldning, forårsage permanent beskadigelse inden for få minutter som følge af mangel på smøring.
En pumpe, hvis udløb er forbundet direkte til reservoiret gennem en styringsventil, kan generelt let frigøre restgassen til reservoiret ved opstart. Hvis pumpen skal frigøre den indre luft gennem trykafbryderventilen, er denne handling måske ikke mulig – fordi en typisk industrihydraulikpumpe er en meget dårlig luftkompressor.
For at frigøre restluften fra en uprimed pumpe løsnes rørforbindelsen ved pumpens udløb, pumpen roteres langsomt, indtil olie sprøjter ud af forbindelsen, hvilket indikerer, at pumpen er primed; derefter strammes forbindelsen. Restluften kan også frigøres ved at aflaste trykafbryderventilen.
Hydraulikpumper kræver typisk kun priming ved opstart af et nyt system eller når der er udført vedligeholdelse på sugetilstanden i et eksisterende system.
Følgende begreber og formler anvendes, når der arbejdes med pumpens sugetilstandsforhold:
Den tilstand, hvor pumpeindgangen ligger under reservoirvæskens niveau. Ved overfyldt sug leverer væskehøjden (tyngdekraften) ekstra energi til at skubbe væsken ind i pumpen.
Trykket ved bunden af en væskekolonne. Når pumpeindgangen ligger under væskens niveau, leverer højdetrykket en ekstra energikilde til pumpen. Formler for højdetryk:
Højdetryk (in.Hg) = Højde (tommer) × 0,036 × Specifik vægt ÷ 0,491
Højdetryk (mmHg) = Højde (mm) × 0,0288 × Specifik vægt
Den ækvivalente kolonnehøjde udtrykt i længdeenheder under et givet referencepunkt. Formel for løftetryk (i in.Hg):
Løftetryk (in.Hg) = Højde (tommer) × 0,036 × Specifik vægt ÷ 0,491
Løftetryk (mmHg) = Højde (mm) × 0,0288 × Specifik vægt
Den handling, som en hydraulisk pumpe udfører for at skabe en trykforskel mellem sig selv og atmosfæren.
Den absolutte tryk i væsken ved pumpeindgangen.
Velkommen til HOVOO, et kinesisk sigillfabrik. Produktion af PU, gummi og PTFE-sigiller. Sigillerne omfatter O-ring, piston sigill, stålsøjle sigill, Gray ring og gas sigill.
EN
AR
CS
DA
NL
FI
FR
DE
EL
IT
JA
KO
NO
PL
PT
RO
RU
ES
SV
TL
IW
ID
LV
SR
SK
VI
HU
MT
TH
TR
FA
MS
GA
CY
IS
KA
UR
LA
TA
MY
