33-99. Mufu E utca, Gulou kerület, Nanjing, Kína [email protected] | [email protected]
33-99. Mufu E utca, Gulou kerület, Nanjing, Kína [email protected] | [email protected]
Az ipari hidraulikus rendszerekben a szivattyút általában a rendszer folyadékát tartalmazó tartály tetejére szerelik fel. A szívóvezeték (más néven bemenő vezeték) a szivattyú bemenetét köti össze a tartályban lévő olajjal.
A folyadék áramlása a tartályból a szivattyúba elképzelhető egy különálló hidraulikus rendszerként. Ebben az alkrendszerben a szivattyú által létrehozott légnyomás alatti nyomás jelenti az áramlási ellenállást, és a folyadék mozgatásához szükséges energiát a légnyomás szolgáltatja. A légkör – amely a tartályban lévő olaj felszínére hat – akár egy akkumulátorként is működhet.
5–1. ábra: Szokásos szivattyúfelszerelés – szivattyú a tartály tetején, szívóvezeték az olajszint alatt. A légnyomás, amely az olaj felszínére hat, tolja fel az olajat a szivattyúba.
Általában úgy gondolunk a levegőre, mint aminek nincs súlya, de a Földet körülvevő légkör valójában nyomást fejt ki. Torricelli, a barométer feltalálója megmutatta, hogy a légköri nyomást higanyoszloppal lehet mérni. Egy higannyal telt csövet fordított meg, majd egy higanytartályba helyezett, és megállapította, hogy tengerszinten a légköri nyomás által megtartott higanyoszlop magassága 29,92 hüvelyk (760 mm). Így a szokásos körülmények között a tengerszinten lévő légköri nyomás egyenlő (vagy egyenértékű) egy 29,92 hüvelyk (760 mm) magas higanyoszloppal. Természetesen bármely, a tengerszint feletti helyen a légköri nyomás alacsonyabb lesz.
A hidraulikus nyomást általában psi vagy bar egységben adják meg, az atmoszférikus nyomást viszont általában in.Hg (higanycolonna hüvelyk) vagy mmHg egységben mérik. 68 °F (20 °C) hőmérsékleten és 36 % relatív páratartalom mellett a tengerszinten uralkodó légnyomás = 29,92 in.Hg vagy 760 mmHg, ami egyenértékű 14,7 psia-val vagy 1,01 bar-ral. Fontos megjegyezni, hogy a bar-t nem használják a légnyomás meghatározására; helyette a sztenderd légnyomás 101 000 N/m².
Az in.Hg és a psi közötti átváltásnál figyelembe kell venni, hogy 1 psia = 2,04 in.Hg, és 1 bar ≈ 752 mmHg. Így közelítőleg: 1 psia ≈ 2 in.Hg, vagy 1 bar ≈ 750 mmHg.
Egy hidraulikus rendszer nyomásának mérésére mind az abszolút nyomást, mind a túlnyomást használhatják.
Az abszolút nyomást a nullanyomású ponttól – azaz a nyomás teljes hiányának pontjától – mérik. Az egysége lehet psi (bar) vagy in.Hg (mmHg). Az abszolút nyomást egy „a” betűvel ellátott utótag jelöli: psia (abszolút psi), bara.
A túlnyomást a légköri nyomásra vonatkoztatva mérik. A mértékegység a psi (bar). Az abszolút nyomás egyenlő a túlnyomással plusz a szokásos légköri nyomással. Példa: ha egy rendszer 100 psig (6,9 bar túlnyomás) értéket mutat, és a szokásos légköri nyomás 14,7 psia (1 bar), akkor az abszolút nyomás 114,7 psia (7,9 bar abszolút). A két fogalom megkülönböztetése érdekében a túlnyomást psig-ként, az abszolút nyomást pedig psia-ként jelöljük.
Amikor a szivattyú nem üzemel, a rendszer bemeneti oldala egyensúlyban van – a szivattyú és a légkör közötti nyomáskülönbség nulla, azaz nincs áramlás. Ahhoz, hogy a szivattyú olajat juttasson forgó szerkezetébe, a működő szivattyú létrehoz egy a légköri nyomásnál alacsonyabb nyomást – a rendszer ekkor kiegyensúlyozatlan lesz – és megindul az áramlás.
A légköri nyomás által a folyadékra kifejtett nyomás két célt szolgál:
A legtöbb esetben a légköri nyomást használják fel a folyadék szivattyúba juttatására, de először el kell végezni a kezdeti feladatot: a folyadék szállítását a szivattyú bemenetére. Ha ezen a szakaszon túl sok légköri nyomást használnak fel, akkor nem marad elegendő nyomás a folyadék forgó szerelvénybe történő gyorsításához. Ez a szivattyú éhezését eredményezi, és úgynevezett kavitáció lép fel.
A kavitáció a folyadékban keletkező és összeomló gőzzárványok képződése. Két módon károsítja a szivattyút:
A szivattyú bemeneti oldalán gőzüregek keletkeznek a folyadékban. Ez csökkenti a kenés hatékonyságát, és gyorsítja a kopást. Amikor ezek az üregek elérnek a szivattyú kimeneti oldalán lévő nagynyomású zónába, az üreg falai összenyomódnak, és erőteljesen összeomlanak, hatalmas energiát felszabadítva, amely „lecsiszolja” a fémfelületeket – hasonlóan ahhoz, ahogy egy szobrász kalapáccsal és csiszolóvasal dolgozik a kőn. Ha a kavitációt folyamatosan engedjük, a szivattyú élettartama csökken, és a kavitációs szennyeződések más rendszeralkatrészekbe juthatnak, és ott is kárt tehetnek.
5–5. ábra: Kavitációs károsodás a szivattyúház furata felületén. A mikroszkopikus pittying mintázatot a gőzüregek ismétlődő összeomlása okozza a fémfelületen.
A kavitáció legnyilvánvalóbb jele a zaj — amikor a buborékok összeomlanak, nagy amplitúdójú rezgést generálnak, amely az egész rendszeren keresztül terjed, és a hidraulikus szivattyú magas frekvenciájú, átható hangot bocsát ki. Amikor kavitáció lép fel, mivel a szivattyú kamrái nem teljesen töltődnek fel folyadékkal, a térfogatáram csökken, és a rendszer nyomása instabillá válik.
A kavitáció folyadékban alakul ki, mert a folyadék forr — de ez a forrás nem hő hatására következik be. A folyadék elegendően alacsony abszolút nyomásra jutása okozza.
Minden molekula egy folyadékban állandó mozgásban van, de nem mindegyik ugyanolyan sebességgel. A felszín közelében lévő gyorsabban mozgó molekulák megpróbálnak kilépni a folyadék fölötti térbe, annak ellenére is, hogy a környező molekulák vonzóereje akadályozza őket. Az erő, amelyet a gyorsan mozgó molekuláknak le kell győzniük ahhoz, hogy a légkörbe jussanak, a folyadék gőznyomása.
Ha a folyadéktartály zárva van, a gyorsan mozgó molekulák belépnek a folyadék feletti térbe. Amikor ez a tér eléri a telített gőz állapotot, a molekulák ütköznek egymással, és visszatérnek a folyadékba. A molekulák távozását elpárologásnak, a molekulák visszatérését kondenzációnak (folyékonyodásnak) nevezzük. Amikor az elpárologás és a kondenzáció sebessége egyenlő, elérjük az egyensúlyi állapotot, és a gőz által kifejtett nyomás a folyadék gőznyomása. A gőznyomást általában abszolút nyomásegységekben adják meg, például hüvelyk higanyoszlopban (in.Hg).
A gőznyomás érzékeny a hőmérsékletre. Ahogy a hőmérséklet emelkedik, a folyadékmolekulák több energiát kapnak, és gyorsabban mozognak. A gőznyomás növekszik. Amikor a gőznyomás eléri a légköri nyomást, a folyadékmolekulák szabadon léphetnek be a légkörbe – ezt forrásnak nevezzük. A víz tengerszinten 212 °F-on (100 °C-on) forr, mert ezen a hőmérsékleten a víz gőznyomása megegyezik a légköri nyomással.
Egy folyadékot a rá ható nyomás csökkentésével is forralhatunk. Amikor a csökkentett nyomás eléri a folyadék gőznyomását, a folyadékmolekulák szabadon beléphetnek a folyadék feletti térbe. A 100 °F (37,2 °C) hőmérsékletű víz gőznyomása 2 in.Hg (0,068 bar). Ha egy 100 °F-os vízzel telt edényt vákuumszivattyúhoz csatlakoztatunk, és a belső abszolút nyomás 2 in.Hg-ra (0,068 bar-ra) csökken, a víz forrni kezd. A folyadékot szállító szivattyúk általában ezt a fajta forrást tapasztalják.
A hidraulikus olaj tengerszinten körülbelül 10% oldott levegőt tartalmaz. Ez a levegő oldott állapotban létezik a folyadékban – láthatatlan, és nem okoz észrevehető térfogatnövekedést a folyadékban. A hidraulikus olaj vagy bármely más folyadék képessége a levegő oldására csökken, ha a folyadékra ható nyomás csökken. Például ha egy pohár, légköri nyomáson lévő hidraulikus olajt vákuumban helyezzük el, az oldott levegő buborékokká alakul és kilép az oldatból. A kavitáció során az oldott levegő kilép az olajból, és károsítja a hidraulikus szivattyút.
A bekeveredett levegő olyan levegő, amely a folyadékban oldatlan állapotban, tehát buborékok formájában jelenik meg. Ha egy szivattyú időnként levegőt tartalmazó olajat szív be, a levegőbuborékok hasonló hatást gyakorolnak a szivattyúra, mint a kavitáció. Mivel azonban ez nem kapcsolódik a folyadék gőznyomásához, ezt pszeudo-kavitációnak nevezzük.
Ha szivatóvezeték-szivárgások vannak, vagy a szivattyú tengelytömítése meghibásodik, a rendszerben majdnem mindig jelen van bekeveredett levegő. Mivel a szivattyú bemeneti oldalán lévő nyomás gyakran alacsonyabb a légköri nyomásnál, bármely nyitás ezen a helyen levegőt szív be az olajba és a szivattyúba. A tartályban nem tudók kijutni a bekeveredett levegőbuborékok szintén belépnek a szivattyúba.
A kavitáció nagyon káros a szivattyúra és a rendszerre egyaránt. Ezért a szivattyúgyártók termékeik bemeneti oldali korlátozásait megadják. A pozitív elmozdulásos ipari hidraulikus szivattyúgyártók általában előírják, hogy a szivattyú bemeneti oldalán lévő nyomásnak alacsonyabbnak kell lennie a légköri nyomásnál, hogy a folyadék bejuthasson a szivattyú forgó szerelvényébe. Ez a nyomáselőírás azonban általában nem abszolút nyomásegységekben, hanem vákuumként van megadva.
A vákuum bármely légköri nyomásnál alacsonyabb nyomás. A vákuum fogalma zavaró, mert kiindulási pontja ugyanaz, mint a túlnyomásé (légköri nyomás), de az értékeket lefelé, inch higanyoszlop (mmHg) egységekben számítják.
0 hüvelyk (0 mm) vákuum = légköri nyomás vagy nulla túlnyomás. 29,92 inch Hg (760 mmHg) vákuum = teljes vákuum vagy nulla abszolút nyomás.
Ahogy a diagram mutatja, egy higanytartályt üvegcsővel kötöttek össze egy, légköri nyomáson lévő tartállyal: mivel a tartály belsejében uralkodó nyomás megegyezik a higanytartályra ható légköri nyomással, a higany nem emelkedik az üvegcsőben. A higanyoszlop nulla magassága azt jelzi, hogy a tartály nem vákuumban van.
Ha a tartályt addig szivattyúzzák ki, amíg a belső nyomás 10 hüvelyk higanyoszlop (254 mmHg) értékre csökken, akkor a csatorna felületére ható légnyomás 10 hüvelyk (254 mm) higanyoszlopot tud megtartani – a mért vákuum 10 in.Hg (254 mmHg). Ha a tartályt teljes vákuumig (zéró abszolút nyomás) szivattyúzzák ki, akkor a légnyomás 29,92 hüvelyk (760 mm) higanyoszlopot tud megtartani – a mért vákuum 29,92 in.Hg (760 mm).
0 hüvelyk (0 mm) higanyvákuum = légnyomás = zéró manométeres nyomás. 29,92 in.Hg (760 mm) vákuum = teljes vákuum = zéró abszolút nyomás.
5–9. ábra: Vákuummérés higanymanométerrel. A három állapot felülről lefelé haladva: légnyomás (0 vákuum), részleges vákuum (10 in.Hg), illetve teljes vákuum (29,92 in.Hg = 0 psia).
Egy vákuummérőt 0–30 in.Hg (0–760 mmHg) tartományra kalibrálnak, a skála minden beosztása 1 in.Hg-ot jelent. Tengerszinten a vákuummérő leolvasott értékének abszolút nyomásra való átszámításához egyszerűen vonjuk ki a vákuumértéket (in.Hg-ban) a 30 in.Hg-ból (760 mmHg-ból). Például egy 7 in.Hg (177 mmHg) vákuumérték abszolút nyomásban 23 in.Hg (583 mmHg)-nak felel meg.
A szivattyúgyártók vákuumegységeket használnak a bemeneti követelmények megadására, mert ezek a tengerszinttel kapcsolatosak – amikor a szivattyút a tengerszint feletti magasságban használják, figyelembe kell venni az adott magasságban uralkodó alacsonyabb légnyomást.
Példa: Ha egy gyártó megadja, hogy a maximális bemeneti vákuum nem haladhatja meg a 7 in.Hg-t (177 mmHg), az azt jelenti, hogy a gyártó legalább 23 in.Hg (583 mmHg) abszolút nyomást (vagy légköri nyomást) kíván a szivattyú bemeneténél, hogy a folyadékot a forgó szerelvénybe gyorsítsa. Ha a szivattyú bemeneténél az abszolút nyomás 23 in.Hg (583 mmHg) alá csökken, a szivattyú megsérülhet, bár ez függ a gyártó által a vákuumértékhez megengedett tervezési tényezőtől. Az összes közzétett szivattyú-bemeneti műszaki adat feltételezi a névleges fordulatszámot és a petróleumolajat. Ha a szivattyú eltérő fordulatszámon üzemel, vagy más folyadékot használ, akkor a műszaki adatokat ki kell igazítani.
A szivattyú maximálisan megengedett vákuuma attól függ, hogy melyik folyadékot szivattyúzzák. A bemeneti oldali műszaki követelményeket a kőolaj sűrűsége és gőznyomása alapján számítják ki. Ha tűzálló hidraulikus folyadékokat használnak, a sűrűség és a gőznyomás változásai hatással lesznek a maximálisan megengedett bemeneti vákuumra.
A sűrűség egy folyadék súlyának aránya egy másik folyadék súlyához képest. Pontosabban fogalmazva: egy adott térfogatú folyadék súlyának aránya ugyanakkora térfogatú víz súlyához képest. 60 °F-on (15,6 °C-on) 1 ft³ víz súlya 62,4 font (28,3 kg). Ha az olaj súlyát elosztjuk a víz súlyával, azt találjuk, hogy az olaj súlya a víz súlyának 90 %-a, vagyis a súlyarány 1 (víz) : 0,90 (kőolaj) – ezért a kőolaj fajlagos sűrűsége (SG) 0,90.
A szivattyú bemeneti oldalára vonatkozó követelményeket a 0,87–0,90 fajsúlyú ásványolajra számítják ki. A foszfátesterekből készült tűzálló folyadéknál a fajsúly 30%-kal nő, kb. 1,15-re. A vízalapú hidraulikus folyadékok fajsúlya 0,93 (HFB-emulzió) és 1,08 (víz-glikol) között változik. A nehezebb folyadékok gyorsabb bevezetéséhez a szivattyúba magasabb nyomásra van szükség a szivattyú bemeneténél. Ezért a legnagyobb megengedhető vákuumot kissé csökkenteni kell.
Az ásványolaj és a foszfátesterekből készült tűzálló folyadékok normál hidraulikus üzemelési hőmérsékleten rendkívül alacsony gőznyomással rendelkeznek, de a vízalapú hidraulikus folyadékok ettől eltérnek. A vízalapú folyadékok nagy arányban tartalmaznak vizet. Az HFB-emulzió és a víz-glikol gőznyomása elérheti a néhány hüvelyk higanyoszlopot, míg az ásványolaj és a szintetikus folyadékok gőznyomása csak egy tört része egy hüvelyk higanyoszlopnak. Ezért a vízalapú folyadékok hajlamosabbak a párolgásra és a kavitációra.
A vízalapú folyadékok kavitációjának megelőzése érdekében a szivattyúgyártók elegendő nyomást követelnek meg a szivattyú bemenetén ahhoz, hogy a munkafolyadékot gyorsítsák a szivattyúba. Ezt a követelményt úgy lehet teljesíteni, hogy csökkentik a legnagyobb megengedett vákuumot.
5–13. ábra: Gőznyomás-összehasonlítás. A vízalapú folyadékok gőznyomása jóval magasabb, mint a ásványolajé ugyanazon hőmérsékleten, ezért nagyobb a kavitáció veszélye, ha a bemeneti vákuum túl magas.
A karbantartó személyzet valószínűleg legkorábban észleli a szivattyú kavitációját vagy a levegő beszívását, mivel a géppel való ismeretségük lehetővé teszi, hogy észrevegyék a hiba első jeleit.
A hidraulikus szivattyú kavitációjának vagy levegőbevitelének legnyilvánvalóbb jele egy magas frekvenciájú hang, de vannak finom különbségek: a kavitáló szivattyú állandó, magas frekvenciájú hangot ad ki – ezt a hangot hasonló méretű buborékok összeomlása okozhatja. Amikor levegőt szív be, a szivattyú hangja erősen változik: ha kis mennyiségű levegő jut be, a zaj úgy hangzik, mint egy kattanás vagy egy csapágy meghibásodása; ha nagy mennyiségű levegő jut be, furcsa kalapácsoló vagy ropogó hangot hallunk.
A kavitáció és a levegőbevitel megkülönböztetésének megbízhatóbb módja egy vákuummérő használata a szivattyú bemeneténél mért abszolút nyomás meghatározására. Vonjuk ki a vákuummérő leolvasott értékét a légköri nyomásból; ha az abszolút nyomás értéke elégtelen, akkor kavitáció fordulhat elő.
Új hidraulikus rendszerek esetén: ha a szivattyú kavitál, az a szívóvezeték rossz tervezése vagy az olaj túl magas viszkozitása miatt fordulhat elő. A megfelelő viszkozitású olaj használata vagy a szívóvezeték átmérőjének növelése a vezetékben keletkező nyomáscsökkenés csökkentése érdekében segíthet a kavitáció javításában. Megfelelően tervezett meglévő rendszerek esetén: ha a szivattyú kavitál, az a szívóvezeték szennyeződésekkel, papírral vagy kis állatokkal történő elzáródása miatt fordulhat elő – vagy a bemeneti szűrő túlságosan szennyeződött, és nincs megfelelő átvezető (bypass) funkciója, illetve az átvezető nem nyílik elég mértékben.
A hidraulikus szivattyúk esetében a „feltöltés” azt jelenti, hogy a szivattyú működő részét folyadékkal töltik fel. Egy nem feltöltött szivattyú levegőt vagy „levegőzárakat” tartalmaz. A szivattyúzás megkezdése előtt ezt a levegőt el kell távolítani a szívóvezetékből és a szivattyú üregéből. Ha ezt a lépést kihagyják, a feltöltés nélkül indított hidraulikus szivattyú néhány percen belül végleges károsodást szenvedhet a kenés hiánya miatt.
Egy olyan szivattyú, amelynek kimenete közvetlenül a tartályhoz csatlakozik egy irányítószelep segítségével, általában könnyen ki tudja engedni a maradék gázt a tartályba indításkor. Ha a szivattyúnak a belső levegőt a biztonsági szelepen keresztül kell kiengednie, ez a művelet nem feltétlenül végezhető el – mivel egy tipikus ipari hidraulikus szivattyú rendkívül gyenge levegőkompresszor.
Egy elő nem töltött szivattyúból a maradék levegő kiengedéséhez lazítsa meg a szivattyú kimeneténél található csőcsatlakozót, lassan forgassa a szivattyút addig, amíg olaj nem tör elő a csatlakozóból, jelezve, hogy a szivattyú előtöltött, majd húzza meg ismét a csatlakozót. A maradék levegőt a biztonsági szelep leterhelésével is ki lehet engedni.
A hidraulikus szivattyúkat általában csak akkor kell előtölteni, ha egy új rendszert indítanak be, vagy ha egy meglévő rendszer szívóoldalán karbantartási munkálatokat végeztek.
A szivattyú szívóoldali feltételekkel kapcsolatos munka során az alábbi fogalmakat és képleteket használjuk:
Az a feltétel, amikor a szivattyú bemenete a tartály folyadékszintje alatt helyezkedik el. A teljesen elárasztott szívásnál a folyadék oszlop (gravitáció) további energiát biztosít a folyadék szivattyúba juttatásához.
A folyadékoszlop alján uralkodó nyomás. Amikor a szivattyú bemenete a folyadékszint alatt van, a fejnyomás további energiát szolgáltat a szivattyú számára. A fejnyomás képletei:
Fejnyomás (in.Hg) = Magasság (hüvelyk) × 0,036 × Fajlagos sűrűség ÷ 0,491
Fejnyomás (mmHg) = Magasság (mm) × 0,0288 × Fajlagos sűrűség
Az adott vonatkozási pont alatti, hosszmértékegységekben kifejezett ekvivalens folyadékoszlop-magasság. Az emelőnyomás képlete (in.Hg-ban):
Emelőnyomás (in.Hg) = Magasság (hüvelyk) × 0,036 × Fajlagos sűrűség ÷ 0,491
Emelőnyomás (mmHg) = Magasság (mm) × 0,0288 × Fajlagos sűrűség
A hidraulikus szivattyú által végzett művelet, amellyel nyomáskülönbséget hoz létre saját maga és a légkör között.
A folyadék abszolút nyomása a szivattyú bemenetén.
Üdvözöljük az HOVOO-nál, egy kínai záróelem gyárnál. PU, Gumi és PTFE záróelemek gyártása. A záróelemek közé tartoznak az O-gyűrű, a pisztongyűrű, a rúdgyűrű, a Gray-gyűrű és a gázgyűrű.
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
