Aksiaalipistopumppu: rakenne ja suorituskyvyn yleiskatsaus

Useimmissa hydraulisten järjestelmien suunnittelijoiden uralla on hetki, jolloin aksiaaliset pistonpumput eivät enää tule pelottaviksi vaan alkavat yhtäkkiä olla täysin loogisia. Geometria on itse asiassa elegantti, kun kerran näkee sen toiminnan — useat pistoontyöntäjät vuorottelevat nesteentä painamalla, kallistettu levy säätää, kuinka voimakkaasti ne painavat, ja koko kokoonpano pyörii satoja kertoja minuutissa koteloissa, jonka voi pitää kahdella kädellä.

Tämä eleganssi on myös syy, miksi aksiaalinen pistonpumpu hallitsee vaativia hydraulisovelluksia, kun taas yksinkertaisemmat hammaspyörä- ja siipipumput hoitavat helpommat tehtävät. Paineluokat yli 400 bar, tilavuudelliset hyötysuhteet, jotka pysyvät yli 95 %:n tasolla nimellisoloissa, sekä todellinen muuttuvan siirtotilavuuden säätö — mikään näistä ei saavuteta hammaspyörillä tai liukuvilla siivillä. Kaikki tämä saavutetaan tarkasti ohjatulla piston iskunpituudella.

Mekaaninen kuvaus

Sylinterikotelo pyörii voimansiirtoakselin ympäri. Sen sisällä on tyypillisesti seitsemän, yhdeksän tai yksitoista pistonia, jotka sijaitsevat akselin keskiviivan suuntaisissa rei'issä. Jokaisen pistoonin uloimmassa päässä on liukupohja — pieni, litteä kenkä, joka liukuu kallistuslevyn pinnalla. Kallistuslevy on kiinnitetty kiinteään kulmaan sylinterikotelon pyörimisakseliin nähden. Kun kotelo pyörii, tämä kulma pakottaa jokaisen pistoonin liikkumaan peräkkäin sisään ja ulos sen rei'ästään — ulottautumaan pyöräyksen puoliskolla ja kutistumaan toisella puoliskolla.

Sylinterikotelon takapinnassa sijaitsee venttiililevy, tarkasti koneistettu kiekko, jossa on kaksi munanmuotoista aukeamaa. Yksi aukko yhdistää sisääntuloporttiin; toinen yhdistää ulostuloporttiin. Kun jokainen pistoonireikä kulkee sisääntulomunan yli laajentumisliikkeen aikana, se imaisee nesteitä sisään. Kun se kulkee ulostulomunan yli kutistumisliikkeen aikana, se puristaa nesteitä ulos paineessa. Ajoitus on puhtaasti mekaanista — venttiililevyn muoto hoitaa työn.

Muuttuva siirtotilavuus: ominaisuus, joka muuttaa laskentaa

Kiinteän siirtotilavuuden pumput toimittavat sen virtaaman, jonka akselin kierrosnopeus ja geometria määrittävät. Hyödyllisiä, mutta joustamattomia. Muuttuvan siirtotilavuuden akselipistokaspumpun kallistuslevyä voidaan kallistaa ulkoisella säädöllä — hydraulisella, mekaanisella tai sähköhydraulisella tavalla. Mitä enemmän levyä kallistetaan, sitä suurempi on pistokkaiden iskunpituus; siirtotilavuus kasvaa samalla. Kun levyä kallistetaan kohti pystyasentoa, iskunpituus lyhenee; nollakulmassa pistokkaat liikkuvat tuskin lainkaan ja virtaus pysähtyy käytännössä ilman, että akseli pysähtyisi.

Tämä on kuormantunnistusjärjestelmien ja sähköhydrauliikkapumpupiirien ydin. Pumppu säätää jatkuvasti omaa tuottoaan vastaamaan piirin todellisia tarpeita sen sijaan, että se toimisi täydellä siirtotilavuudella ja ohjaisi ylimääräisen virtauksen yli turvalventtiilin. Todellisissa teollisissa käyttösykleissä — esimerkiksi muovin ruiskutusmuottauksessa, puristusmuotoilussa tai missä tahansa prosessissa, jossa on odotusvaiheita — energiatiedon ero muuttuvan akselipistepumpun ja kiinteän siirtotilavuuden vaihtoehdon välillä on niin merkittävä, että se näkyy selvästi kuukausittaisissa sähkölaskuissa.

Miksi pariton pistemäärä on tärkeää

Seitsemän, yhdeksän, yksitoista — ei koskaan kahdeksan tai kymmenen. Pariton määrä varmistaa, etteivät kaksi pistontta koskaan ylitä venttiililevyn korkeasta paineesta alhaiseen paineeseen siirtyvää rajaa samanaikaisesti. Parillisilla määrillä vastakkaiset pistonit saavuttavat siirtymäkohdan samana ajanhetkenä, mikä aiheuttaa painepulssin, jonka amplitudi on noin kaksinkertainen verrattuna parittomien määrien suunnittelussa syntyvään pulssiin. Alhaisempi pulssimäisyys tarkoittaa hiljaisempaa toimintaa, vähemmän värinän siirtymistä koneen rakenteeseen ja pidempää väsymiselämää poistoputkistossa. Kyseessä on pieni suunnitteluyksityiskohta, jonka vaikutukset kertyvät tuhansien käyttötuntien aikana.

Vakiokokoonpanot

Useimmat valmistajat — esimerkkinä Rexrothin A10V- ja A4V-perheet — tarjoavat standardiläppävariantteja pumppuja, jotka on valmistettu SAE A-, B- tai C-katkaisukuvioihin. Standardiakselivarianttien pumput tulevat hampaiden tai suorakulmaisesti puristettujen akselipäätteiden kanssa riippuen käyttöjärjestelmästä. Nämä standardoidut liitännät tarkoittavat, että eri toimittajilta saatavat korvauspumput sopivat olemassa oleviin asennuksiin ilman erikoisliittimiä, mikä on erityisen tärkeää, kun pumppu epäonnistuu tuotannossa ja korvauspumpun täytyy saapua ja asentaa nopeasti.

Tiivistykset ja niiden suojaama tarkkuus

Akselipistepumppun toimintaluvut riippuvat kokonaan mikrometrin luokan välysten säilymisestä. Liukupadasta kallistuslevylle, männästä sylinteriin ja venttiililevyn pinnasta — nämä eivät ole säädettäviä välejä. Ne valmistetaan ja niitä ylläpidetään pitämällä lika pois ja tiivistykset kunnossa.

Kärsivä akselitiivistys aiheuttaa kaksi asiaa yhtä aikaa: se mahdollistaa hydrauli-nesteen vuodon ulospäin ja ilman pääsyn koteloon imupuolella. Ilma liukenee nesteeseen paineen vaikutuksesta, jolloin se romahtaa räjähtävästi venttiililevylle, kun paine laskee – tämä kavitaatioerosio voi aiheuttaa naarmuja kovennetulle venttiililevyn pinnalle muutamassa käyttötunnissa. Akselitiivistys on todellakin koko pumpun halvin vakuutuspoliisi.

HOVOO / HOUFU varastoi akselipistokkipumppujen tiivistyskomplesettejä suurille Rexroth-, Parker- ja Kawasaki-pumpuperheille. HOUFU-brändit koot ovat mitallisesti tarkistettuja ja saatavilla sekä NBR- että FKM-materiaaleissa. Etsi oikea komplesetti pumpullesi osoitteessa hovooseal.com.

Lähteä: www.hovooseal.com