Tengelyirányú dugattyús szivattyú: szerkezet és teljesítmény áttekintése

A legtöbb hidraulikai mérnöki pályafutás során eljön az a pillanat, amikor az axiális dugattyús szivattyúk nem ijesztőek többé, hanem teljesen érthetővé válnak. A geometriája valójában elegáns, ha egyszer látjuk működés közben – több dugattyú váltva nyomja a folyadékot, egy döntött lemez szabályozza, milyen erősen nyomnak, és az egész szerelvény perceként több százszor forog egy olyan házban, amelyet két kézzel is meg tudunk tartani.

Ez az elegancia az is oka annak, hogy az axiális dugattyús szivattyú uralkodik a különösen igényes hidraulikai alkalmazásokban, miközben az egyszerűbb fogaskerék- és lapátszivattyúk kezelik a könnyebb feladatokat. 400 bar feletti nyomástartomány, névleges feltételek mellett 95%-nál is magasabb térfogati hatásfok, valódi változó kiszívási térfogat-szabályozás – mindez nem a fogaskerekek fogai vagy a csúszó lapátok révén érhető el. Pontosan szabályozott dugattyúlöketből származik.

A mechanikai kép

Egy hengerhenger a meghajtó tengely körül forog. Belsejében általában hét, kilenc vagy tizenegy dugattyú helyezkedik el a tengely tengelyével párhuzamosan fúrt furatokban. Mindegyik dugattyúnak a külső végén egy csúszópárna van – egy kis, lapos talp, amely a ferdepárnára (swashplate) támaszkodik. A ferdepárna rögzített szögben helyezkedik el a hengerhenger forgástengelyéhez képest. Amint a hengerhenger forog, ez a szög kényszeríti a dugattyúkat arra, hogy egymás után be- és kifelé mozogjanak a furataikban – kinyúlnak a forgás egyik felében, és visszahúzódnak a másik felében.

A hengerhenger hátsó felületén helyezkedik el a szeleplemez, egy pontosan megmunkált korong két vesére emlékeztető nyílással. Az egyik nyílás a bemeneti porttal, a másik a kimeneti porttal kapcsolódik össze. Amikor minden dugattyúfurat a kinyúlás fázisában áthalad a bemeneti vesén, folyadékot szív be. Amikor a visszahúzódás fázisában áthalad a kimeneti vesén, nyomás alatt juttatja ki a folyadékot. A időzítés kizárólag mechanikus – a szeleplemez geometriája végzi a munkát.

Változó elmozdulás: a funkció, amely megváltoztatja a számítást

A rögzített elmozdulású szivattyúk olyan térfogatáramot szállítanak, amelyet a tengely fordulatszáma és a geometria határoz meg. Hasznosak, de rugalmatlanok. A változó elmozdulású axiális dugattyús szivattyú ferdeleme külső vezérléssel – hidraulikus, mechanikus vagy elektro-hidraulikus módon – döntődhet. Minél meredekebben döntjük el a lemezt, annál nagyobb lesz a dugattyúk lökethossza; az elmozdulás ezzel együtt növekszik. Ha a lemezt függőleges irányba hozzuk közelebb, a lökethossz csökken; nullaszög esetén a dugattyúk alig mozognak, és a térfogatáram gyakorlatilag megszűnik anélkül, hogy a tengely forgása leállna.

Ez a terhelésérzékelő rendszerek és az elektrohidraulikus szivattyúkörök szíve. A szivattyú folyamatosan igazítja saját kimenetét a kör által ténylegesen igényelt mennyiséghez, nem pedig teljes lökettérfogaton üzemel, és nem vezeti el a felesleges folyadékáramot egy biztonsági szelepen keresztül. A valós ipari üzemciklusokban – például a műanyagok befúvásos formázása, a sajtóformázás vagy bármely olyan folyamat, amelyben vannak állófázisok – a változó lökettérfogatú tengelykapcsolós dugattyús szivattyú és egy fix lökettérfogatú alternatíva közötti energiafelhasználás-különbség annyira jelentős, hogy egyértelműen látszik a havi villanyszámlákon.

Miért fontosak a páratlan dugattyúszámok

Hét, kilenc, tizenegy — soha nem nyolc vagy tíz. A páratlan szám biztosítja, hogy két dugattyú sem érje el egyszerre a szeleplemez magas- és alacsonynyomású határvonalát. Páros számú dugattyú esetén a szemben lévő dugattyúk ugyanabban a pillanatban érik el a átmeneti pontot, ami nyomásingadozást eredményez, amelynek amplitúdója kb. kétszerese annak, mint amit a páratlan számú dugattyús kialakítások produkálnak. Az alacsonyabb ingadozás csendesebb működést, kevesebb rezgés átvitelét a gépszerkezetbe és hosszabb fáradási élettartamot eredményez az elvezető csővezetékben. Ez egy apró tervezési részlet, amelynek következményei ezrek órányi üzemidő alatt halmozódnak fel.

Szabványos konfigurációk

A legtöbb gyártó — a Rexroth A10V és A4V családjai példaként szolgálva — szabványos flange változatú szivattyúkat kínál SAE A, B vagy C rögzítési minták szerint. A szabványos tengelyváltozatú szivattyúk fogazott vagy párhuzamos hornyos kimenettel rendelkeznek, attól függően, hogy milyen a hajtási elrendezés. Ezek a szabványosított interfészek azt jelentik, hogy különböző szállítóktól származó csereszivattyúk illeszkednek a meglévő berendezésekre egyedi adapterek nélkül, ami különösen fontos, ha egy szivattyú termelés közben meghibásodik, és a cserét gyorsan kell beszerezni és telepíteni.

Tömítések és a pontosság, amelyet védenek

Egy axiális dugattyús szivattyú szállításkor megadott teljesítményadatai kizárólag a mikronos tűrések fenntartásától függenek. A cipőlapocskák és a dőlt lemez, a dugattyúk és a hengerek, valamint a szeleplemez felülete közötti rések nem állíthatók be. Ezeket a réseket gyártáskor alakítják ki, és a szennyeződések kizárásával, valamint a tömítések épségének megőrzésével tartják fenn.

Egy romló tengelytömítés egyszerre két dolgot tesz: lehetővé teszi a hidraulikafolyadék külső szivárgását, és lehetővé teszi a levegő belépését a szívóoldali burkolatba. A levegő a nyomás hatására oldódik fel a folyadékban, majd a nyomás csökkenésekor robbanásszerűen összeomlik a szeleplemezeken – ez a kavitációs károsodás órák alatt karcolásokat okozhat a keményített szeleplemez felületén. A tengelytömítés valóban a teljes szivattyú legolcsóbb biztosítási megoldása.

A HOVOO / HOUFU axiális dugattyús szivattyú tömítéskészleteket tart készleten a főbb Rexroth-, Parker- és Kawasaki-szivattyúcsaládokhoz. A HOUFU márkájú készletek méretileg ellenőrzöttek, és NBR- és FKM-összetételben egyaránt elérhetők. Keresse meg a szivattyújához megfelelő készletet a hovooseal.com weboldalon.

Forrás: www.hovooseal.com