Kafla 8: Athugunaraðilar, safniflötur og hydraulískar sílindrar

MYNDAventill

Bygging á óháðum klappi

Óháður klappi samanstendur aðallega af klappahólfu með inn- og útflæðisholum og hreyfanlegri hluta sem er spennður með fjöður. Hreyfanlegi hlutinn getur verið skífa, plötu eða klappi — í hydraulískum kerfum er oftast kúla eða klappisæti.

Hvernig óháður klappi virkar

Vökvi getur flæðið gegnum óháðan klappi aðeins í einna átt — fríu flæðiáttina. Þegar kerfisþrýstingurinn við innflæðishólfið hækkar nógu mikinn til að vinna á fjöðurspennunni á klappinu, er klappinn dreginn frá sætinu sínu og vökvi flæðir gegnum. Þetta er fríu flæðiáttin. Þegar vökvi reynir að renna aftur frá útflæðishólfinu, er klappinn ýttur á sætið sitt, þar með er gangurinn lokaður og öfugt flæði blokkað.

Mynd 8-1 Óháður klappi. Klappinn sem er spenntur með fjöður situr á sæti sínu þegar flæðið snýr við, og blokkar öfugum flæði fullkomlega. Óháður klappi er hydraulísk jafngildi einungis leiðar.

Notkun óháðs klapps í kerfum

Afturkallaðar klappar hafa bæði stýringu á átt og þrýsting — þær leyfa straum í einni átt aðeins. Í hydraulískum kerfum eru afturkallaðar klappar algengar sem yfirleidsluklappar og leyfa straum að yfirleida hlutann. Til dæmis leyfir afturkallað klapp í samskiptum við flæðistýringarklappu að öfugum straumi yfirleida flæðistýringarklappuna.

Afturkallaðar klappar geta einnig aðskilið grein eða hlut úr kerfi. Til dæmis, með safnunarfötu: afturkallaða klappan krefur safnunarfötu frá því að losna aftur í gegnum öryggisklappu eða hydraulíska pumpu.

Ráðstöfunarhálfvala er almennt lág-lekka tæki; í raun getur hún verið hönnuð þannig að hún sé fullkomlega lekkafri. Ráðstöfunarhálfvala getur haldað áhaldinu næstum óendanlega. Hafið í huga að ráðstöfunarhálfvala er einvirk hálfvala — til að losa áhaldið verður hreyfanlega hlutinn að vera dreginn frá sæti sínu. Þetta krefst sérstakrar gerðar ráðstöfunarhálfvala sem kallast stýrð ráðstöfunarhálfvala.

Mynd 8-2: Þrjár algengar notkunarhættir fyrir ráðstöfunarhálfvalur í hydraulískum rásamálum: yfirleit um flæðistýringu, aðskilning á safnara og fjöðurþrýstihámark.

Að halda áhaldi sem er í loftinu

Flestar hydraulískar spóla-tegundir hafa eitthvert innra yfirleitarflokk — þetta dregur ekki úr gæðum, því mest af þessu yfirleitarflokki er í raun meðvitundarlega hönnuð til að smyrja tækið. Ef hins vegar kerfið krefst þess að sylindri haldir áhald í loftinu án þess að skríða, verður lekkur vandamál. Í slíkum tilvikum verður notað ráðstöfunarhálfvala með læsingu.

Stýrð ráðstöfunarhálfvala

Stýrt áhreppishálsvalva leyfir frjálsan straum í eina átt; þegar stýrður þrýstidreifingur dregur hreyfanlega hlutinn frá sæti sínu getur öfugur straumur líka flæðið gegnum hálsvalvuna.

Bygging

Líkt og venjuleg áhreppishálsvalva hefur stýrt áhreppishálsvalva valvahús með inntaks- og úttaksopur, fjöðurþrýstann poppet (hreyfanlegan hlut) á móti sæti. Auk þess er poppetin beint á móti sætinu útbúin með ýtristang og stýrpiston með veikri fjöðurþrýstingu. Stýrður þrýstidreifingur frá stýropunni verkar á pistóninn. Fjöðurþrýstihólf pistonsins hefur dreifopu.

Hvernig virkar þetta?

Stýrt áhreppishálsvalva leyfir frjálsan straum frá inntaki til úttaks á sama hátt og venjuleg áhreppishálsvalva. Straumur sem reynir að komast inn frá úttakinu dregur poppetin á sætið og lokar ganginum. Þegar nægilegur stýrður þrýstidreifingur verkar á stýrpistóninn fær pistóninn hreyfingu og ýtir á áhreppishálsvalvupoppetin, sem liftir hana frá sætinu. Svo lengi sem krafturinn á stýrpistóninn er nógu mikill getur straumurinn flæðið frá úttaki til inntaks.

Mynd 8-3: Stýrður aflokkunarfæri. Án stýrðrar þrýstis virkar hann eins og venjulegur aflokkunarfæri (fríur straumur aðeins í eina átt). Með stýrðum þrýstis á beinum er einnig leyftur öfugur straumur — sem gerir hægt að sleppa hleðslu.

Notkun í rás

Með því að nota einn stýrðan aflokkunarfæri til að læsa frá streymi úr B-hlið rörsins heldur hann hleðsluna í lofti, svo lengi sem þéttun rörsins er áhrifamikil og engin leka í línunum, rörinu eða aflokkunarfærinu. Til að láta hleðsluna niður er nóg að senda stýrðan þrýstis frá línu A í stýri pistilinn.

Stýrður þrýstis fyrir stýrðan aflokkunarfæri er tekin frá vinnumyndinni á hydraulískum rörinu — svo lengi sem þrýstinn í línu A er nógu háur heldur aflokkunarfærið opna. Þegar hleðslan er hækkuð fer olía auðveldlega um aflokkunarfærið því að það er áttin sem gefur fríann straum.

Í sumum tilvikum þarf að læsa hleðslu sem er tengd pistonskánum á sílindri í staði. Til þess að ná því markmiði getur verið sett inn skákklappi með stýringu frá öðrum stað (pilot-operated check valve) í hverja vinnumynd sílindra — þessar skákklappir loka útflæðinu úr sílindranum. Á meðan sílindrahverfið heldur áfram að vera virkt og engin leka er á neinum stað, getur hleðslan verið haldað í staðsetningu.

Vatnsstýrður samlendur

Þrýstifæri geymir þrýsting í rafhydraulískum kerfum. Þessi þrýstingur er potensíell orka sem má umbreyta í vinnuorku (straum og þrýsting).

Tegundir þrýstifæra

Þrýstifæri má skipta í þrýstifæri með þyngdarskammti, fjöðurskammti og vægi/lofttegundir. Þeir skilja sig frá hvort öðru eftir því hvernig þrýstifærið viðheldur vinnumáttinum á geymda olíunni.

Þrýstifæri með þyngdarskammti

Þyngdarhlöðuður safnifæri notar þyngd þungs hlutar sem áhrifar pistils eða stöngvar til að halda við ávallt virkum krafti á geymda olíuna. Þyngdin getur verið úr hvaða þungu efni sem er — járn, steinsteypu eða jafnvel vatni. Þyngdarhlöðuðir safnifæri eru almennt mjög stórir, stundum með getu fyrir hundraði gallon. Þeir þjóna mörgum hydraulískum kerfum samtímis og eru notaðir í rúllunarmillum og miðjuhydraulískum kerfum.

Viðeigandi eiginleiki þyngdarhlöðuðs safnifæris er að hann geymir olíu við tiltölulega jafna þrýsting — hvort sem íláðin er full eða næstum tóm er geymdur þrýstingur í rauninni óbreyttur. Þetta er vegna þess að krafturinn sem áhrifar olíuna er þyngdarkrafturinn (þyngd), sem er fastur — óháð því hversu mikil olía er í safnifærinum er krafturinn sem beint er á hana sá sami.

Óæskilegt einkenni þyngdarhleðdra safnunarílátanna er myndun á skjálfta. Þegar þyngdarhleðið safnunarílát er stöðvað skyndilega við hratt flæði út, veldur reynsla þyngdarhleðisins miklum öryggisþrýstihnöttum í kerfinu. Þetta getur valdið lekk á rörum og tengingum og getur valdið metallfatnaði sem leiðir til óviðkomandi bráðs brots á hlutum.

Mynd 8-6: Þyngdarhleðið safnunarílát. Jafnþyngd veldur jafnþrýstingu óháð olíumagninu. Notað í stórum iðnaðarkerfum eins og hydraulík í steypuverfum.

Safnunarílát með fjöðurhleðslu

Fjöðurþrýstifæri notar fjöður sem verkar á pistlu til að halda álagi á geymdan olíu. Fjöðurþrýstifæri eru almennt minni en þrýstifæri með þyngdarafla og geta geymt nokkrar gallonur. Þeir eru venjulega notaðir fyrir eitt hydraulískt kerfi og vinna yfirleitt við lágan þrýsting. Þegar þrýstiolía rennur inn í fjöðurþrýstifærið er þrýstingurinn í geymdri olíunni ákvarðaður af því hversu mikið fjöðurinn er samþrýstur. Þegar pistlan fer upp og samþrýstur fjöðurinn 10 tommur (25,4 cm) er geymdur þrýstingurinn hærri en þegar fjöðurinn er samþrýstur 4 tommur (10,2 cm).

Til að koma í veg fyrir að lekinn olía safnist upp í fjöðrunarholi er fjöðrunarholið með úrgangshol fyrir lek til að renna út. Fjöðrunarhólf með fjöður á því ættu ekki að hafa útanaðkomuúrgang til olíusafns, því það myndi valda því að olían skými. Það er óháð því hvort endi úrgangsveitarinnar er fyrir ofan eða fyrir neðan vatnsstigið í olíusafninu, fjöðrunarhólf myndu alltaf valda skýmingu við notkun — þegar fjöðrunarhólf gefur fljótt út streymi getur olían fyrir ofan pistilinn ekki haldið skref við hreyfingu pistilsins, sem myndar hluta-vakuum í fjöðrunarholinu og veldur því að loftið skilist frá olíunni. Þegar fjöðrunarhólf er aftur ásætt, fer pistillinn upp og ýtir olíunni með loftræsum inn í olíusafnið. Loftbubblur í olíusafninu eru óviðeigandi, svo fjöðrunarhólf með fjöður á því hafa venjulega ekki útanaðkomuúrgang.

Fyrir fjöðrunarhólf með fjöður á því og útanaðkomuúrgang í fjöðrunarholinu, ef pistilsíða slíðrar, þarf strax að athuga málið. Ef ekki er lagfært í réttum tíma, gæti verið nauðsynlegt að hreinsa kerfið.

Mynd 8-7 Fjöðurþrýstiflæði. Fjöðurkrafturinn — og því þrýstingurinn sem geymdur er — eykst þegar pistillinn fer upp. Notaður í litlum, lágþrýstis kerfum.

Vökva-/gasþrýstiflæði

Vökva-/gasþrýstiflæði er algengasta tegundin í iðnaðarhydraulískum kerfum. Það notar þrýstigas til að halda vinnumáttinum á geymdum olíu.

Vökva-/gasþrýstiflæði eru skipt í pistilsgerð, fólgjagerð og blöðugerð, eftir því hvaða tæki er notað til að skilja gasið frá olíunni.

Pistilsgerðar þrýstiflæði

Pistulögnuður þrýstihlífur samanstår af rör og hreyfanlegri pistu með elástískum þéttunarringjum. Efri hluti pistunnar er fylltur með þjöppuðu gasi. Þegar olía er sett í rörið þjöppast gasið. Þegar olían er losuð úr þrýstihlífnum lækkar þrýstingurinn á gasinu. Þegar allur olíunni hefur verið losuð, nær pistan enda ferils síns og lokar útgangsholum, sem heldur gasinu inni í þrýstihlífnum.

Þrýstihlífur með þunnvef

Þrýstihlífur með þunnvef er kúla sem myndast með því að skrufa saman tvo metallhálfkúlur. Innri rúm er skipt með gervigummíþunnvefi — efri hlutinn er fylltur með gasi. Þegar þrýstilíka olía kemur í hina herbergið þjöppast gasið. Þegar allur olíunni hefur verið losuð, dregur þunnvefinn yfir útgangsholum og heldur gasinu inni í þrýstihlífnum; þunnvefinn verður ekki dreginn út fyrir þvermál sitt.

Þrýstihlífur með blöðru

Blöðruhöldur af blöðruflokknum samanstår af metallskál og innri blöðru úr syntetískum gummí. Blöðran er fyllt með gasi. Þegar olía rennur inn í skálina er gasinn í blöðrunni þrýstur saman og olían rennur út úr skálinni. Þegar all ölin hefur verið losuð reynir gasþrýstingurinn að ýta blöðrunni í gegnum útgangshálsinn — en þegar blöðran snertir sætið á útgangshálsinum er ölin inni í skálinni sjálfkrafa læst.

Mynd 8-8: Þrjár gerðir af vægi-/gas-höldum. Allar nota þrýstinnitrogen til að geyma hydraulískan orka. Pistulgerð (efst), húðgerð (miðju) og blöðrugerð (neðst) eru mismunandi í því hvernig gasinn og olían eru aðskilin.

Notkun á höldurkerfum

Höldur geta unnið nokkrar föll í hydraulískum kerfum: að veita flæði, viðhalda þrýstingi og absorbera skokk.

Veita flæði

Að veita rás er ein notkun á safnifæri. Hlaðið safnifæri er heimild á hydraulískri líklegri orku. Þegar kerfið þarf meiri rás en pumpa getur veitt, má nota orkuna sem er geymd í safnifærinu til að framleiða rás í kerfinu. Til dæmis, ef vélar eru hannaðar þannig að raunveruleg vinna tími sé mjög stuttur á milli vinnumála, getur pumpa með litla rás hlaðið safnifærinu í ákveðinn tíma. Þegar vélin virkar, skiptir stýrivél um í vinnumálastöðu og safnifærið gefur strax út ýtt olíu til vinnuhvilarins eins og krefst. Þessi aðferð til að nota safnifæri með litla pumpu geymir topporku — öðru orðu, hún skiptir út mikilli rás/orku stórrar pumpu/mótors í stuttan tíma fyrir litla pumpu/mótor sem hefur meðaltal yfir lengri tímabil.

Viðhalda þrýstingi

Safnifæri má nota til að viðhalda þrýstingi. Þegar pumpa/motor veitir rás til annarra hluta kerfisins getur safnifærið viðhaldið þrýstingi á einum grein í rásinni.

Þegar kerfið þarf að skila klámföldrunarsílindri A, verður klámföldrunarsílindri B að halda áþrýstingi. Þegar stjórnvali A breytir stöðu sinni lækkar áþrýstingur í hydraulískum pípum og línum sílindra A fljótt, en sílindri B er haldaður á áþrýstingi með því að nota áþrýstidælu, sem hefur þegar geymt nægilega áþrýstidýrð til að bæta út lek í línum sílindra B.

Í öðru notkunartilviki reynir vinnumálsílindri nálægt ofn háa umhverfis hitastig, sem veldur þurrkun olíunnar og þá verður áþrýstidælan að taka við auknum rúmmáli og halda áþrýstingi á tiltölulega jöfnu stigi. Án áþrýstidælu myndi áþrýstingur í línum hækka óstýrt og gætu það valdið brot á hlutum, rörum eða tengingum.

Mynd 8-10 Áþrýstidæla fyrir áþrýstingshalðan. (Efst) Heldur á áþrýstingu á einni grein af kerfinu á meðan pípan þjónustar annarri grein. (Neðst) Tekur við rúmmálsbreytingum vegna hitauppvirknar olíuvið hitakeldur.

Taka við skokk

Væsku-/gasafhaldsmiðlar geta einnig verið notaðir til að absorbera kerfisáhrif. Áhrif í hydraulískum kerfi geta orðið af massatregu á hleðslu sem er tengd síldi eða rásstýri, eða vegna skyndilegrar rásloku eða hratt skiptis á stjórnunartæki fyrir stefnu, sem veldur áhrifum af massatregu væsku. Afhaldsmiðill í rásinni getur absorberað hluta áhrifanna og kvarðað því að þau dreifist um allt kerfið.

Ytri mekanískar kraftar geta einnig valdið hydraulískum áhrifum. Hleðsla sem er tengd hydraulískri síldi með endurhlaupatendens drepr pistilinn aftur og veldur þannig hydraulískum áhrifum. Afhaldsmiðill í síldilínunni, ef hann er rétt uppblásinn, hjálpar til við að minnka áhrifin. Ef hann er rangt uppblásinn getur það líka valdið ofþrýsting.

Ísótermisk og adiabatísk uppblásning

Þar sem vægi/viðfangsþrýstihlutar nota þjöppuðan gas til að geyma olíuthrýsting, áhrifar eiginleikar gassins á afköst hlutarins. Þegar vægi/viðfangsþrýstihlutur er hlaðinn þjöppast gasið og hitastig þess hækkar. Við fastan þrýsting tækir heitt gas meira rúm en köldu gas.

Ísótermískur ferli lýsir rekstursástandi vægis/viðfangsþrýstihlutar þegar hitastig gassins er haldað fast. Við hleðslu þýðir ísótermísk rekstur að gasið sé þjöppuð svo hægt að allur hitinn sem myndast við þjöppun sé fullkomlega loslaður. Adiabatískur ferli lýsir rekstursástandi vægis/viðfangsþrýstihlutar þegar hitastig gassins breytist. Við hleðslu þýðir adiabatískt að gasið sé þjöppuð svo hratt að allur hitinn verði viðhaldinn.

Fyrir vægi/viðfangsþrýstihlut sem er hlaðinn til sama þrýstings geymir ísótermískur ferli meiri magn olíu en adiabatískur ferli.

Töludæmi: Pistillökkur hefur upphaflega gasþrýsting 500 psi (34,48 bar) og hitastig 70°F (21°C). Ef hann er hlaðinn upp í 1.000 psi (68,97 bar) með adiabatískum ferli (hratt), stiga hiti og þrýstingur samhliða. Við 1.000 psi (68,97 bar) stöðvast olíun að renna inn; hitastigið er 150°F (65,6°C) og ökullinn geymir 135 in³ (2.215,65 cm³) af olíu. Ef hleðslan fer fram ísamyrkilega (hægt), heldur hitastigið áfram við 70°F (21°C) yfir alla tímann; við 1.000 psi (68,97 bar) stöðvast olíun og ökullinn geymir 150 in³ (2.458,5 cm³) af olíu.

Mynd 8-12: Ísamyrkileg vs. adiabatísk hleðsla. Hæg (ísamyrkileg) hleðsla geymir meiri olíu en hröð (adiabatísk) hleðsla við sama lokathrýsting, þar sem hitastigið heldur lægra og gasið tekur minna rúm.

Ísamyrkileg og adiabatísk úrtlæðing

Þegar olía er losuð út, stendur gasið og kólnar. Við fastan þrýsting þarfnast köldara gas minna rúm en hlýrra gas. Í raunveruleikanum er rekstur á safnunarhluta yfirleitt adiabatískur — ekki ísótermur. Í eftirfarandi kaflum er aðalhugleidslan ekki hversu mikið olía safnunarhlutinn getur geymt, heldur hversu mikið olía hann gefur út áður en þrýstingurinn lækkar til neðri stigs, sem er mjög háð fyrri þrýstingi.

Fyrri þrýstingur

Þegar safnunarhlutinn er alveg tómur af olíu er þrýstingurinn sem er settur inn í olíu/gas-safnunarhlutinn fyrri þrýstingurinn. Þessi þrýstingur á mikil áhrif á virkilega rúmmál og skjálfbrekkuþol safnunarhlutins.

Áhrif fyrri þrýstings á virkilega rúmmál

Væsku-/gasafhaldsgeymir sem eru notaðir til að framleiða kerfisstraum eða viðhalda þrýstingi virka venjulega á milli hámarks- og lágmarksstarfþrýstings. Þegar afhaldsgeymirinn er fullur af olíu náði hann hámarksstarfþrýstingnum. Þegar það er þörf á því fellur starfþrýstingurinn og afhaldsgeymirinn gefur út olíu, niður að lægri lágmarksþrýstingi. Olíumagnið sem afhaldsgeymirinn gefur út á milli hámarks- og lágmarksstarfþrýstings er því virkilegi rúmmálið.

Forspennutrykk áhrifar virkilega rúmmálið. Dæmi: 231 in³ (3.786 cm³) væsku-/gasafhaldsgeymir í kerfi notar litla pípu til að fylla olíu upp í kerfisþrýsting 2.000 psi (137,9 bar). Til að veita straum er leyft þrýstingnum að falla niður í 1.500 psi (103,4 bar). Valinn forspennutrykkur ákvarðar hversu mikið olíumagn afhaldsgeymirinn veitir kerfinu.

Úr ávöxtunartöflunni má sjá að safnifæri með rúmmáli 231 in³ (3.786 cm³) og fyrri þrýsting 100 psi (6,89 bar) getur geymt 210 in³ (3.441,9 cm³) af olíu við isóþermíska þrýsting 1.000 psi (efri markgrænsi = isóþermískar gildi). Við 1.500 psi (103,4 bar) geymir það 202 in³ (3.310,8 cm³), sem gefur 8 in³ (131 cm³) milli tveggja þrýstingsgilda. Þetta safnifæri með lágmættum fyrri þrýsting geymir mikla magn af olíu en gefur mjög lítið út.

Með aukningu á fyrri þrýstingi upp í 1.000 psi (68,96 bar) geymir safnifærið 93 in³ (1.524,3 cm³) við 2.000 psi (137,9 bar) og 59,5 in³ (975 cm³) við 1.500 psi (103,4 bar), sem gefur 33,5 in³ (594,1 cm³). Hærra fyrri þrýsting geymir minna af olíu en gefur miklu meira út. Með fyrri þrýstingi 1.400 psi (96,6 bar) er geymdur olíumagnið lágmark, en útgefinn olíumagnið er hámark.

Mynd 8-13: Töfla um ávöxtunarsafnifæris (með getu 231 in³). Hærra fyrri þrýsting gefur meiri olíumagn í hverju hringferli milli tiltekinnar þrýstingsmarkgrænslu, en geymir samt minna heildarmagn af olíu. Veldu fyrri þrýsting miðað við nauðsynlegt virkilegt rúmmál, ekki heildarrúmmál.

Stjórnun á áhrifamiklu rúmmálsútgangi

Áhrifamikla rúmmálsútgang akkúmulatorsins ætti að stjórna með rásinni. Til þess að halda áþrýstingi á ákveðnu stigi er stjórnuð rás ákvarðuð af lek sem þarf að bæta. Þegar akkúmulatortæki eru notað til að veita ýkjaolíu er áhrifamikill rúmmálsútgangur of hratt þegar stýriklappin niður í rásinni skiptir stöðu. Af þessari ástæðu hafa slík akkúmulatortæki oft stjórnunarrásarvalva og yfirferðarásarhálfvalva á inn- og útgangshluta sínum.

Þegar vægi-/gasakkúmulator er notaður sem skammbylgjuþotthald (shock absorber), er forskjóðan hans venjulega stillt svolíti yfir hámarksstarfsmálsáþrýstingnum í kerfinu (stillað um það bil 100 psi / 6,896 bar yfir hámarksáþrýstinginn sem stilltur er með öryggisvalvunum). Ef hámarksstarfsmálsáþrýstingurinn er stilltur með öryggisvalvunum, má stilla forskjóðuna um það bil 100 psi yfir stillingu öryggisvalvanna.

Áhrif forskjóðunnar á skammbylgjuþotthald

Forspenningsþrýstingur flüssis/lofta safnara áhrifar getu hans til að ná í skjálftu. Í þrýstihreyfikerfi er skjálfta vökvað af ytri vélaræku krafti á sílindur eða rafmagnsmotor sem veldur hröðum þrýstingshækkun eða af viðþráði vökva þegar þrýstihreyfivél lokast skyndilega.

Safnarinn getur tekið við þeim hluta skjálftuthrýstingsskógar sem hann getur samþrýst og fært yfir. Lína með safnari verður samþrýstil ef þrýstingurinn er hærri en ákveðinn þrýstingur. Ef forsönnunarspennan er of lágværd, þá hefur safnarinn þegar geymt einhvern skóga áður en skjálftan kemur, svo hann getur aðeins tekið við 4 in³ (65,6 cm³). Ef forsönnunarspennan er 2.500 psi (172,4 bar) — of há — þá hækkar þrýstingurinn að næstum 2.800 psi (193 bar) áður en 4 in³ eru tekin við. Fyrir skjálftudampara er forsönnunarspennan mjög mikilvæg.

Tap á forsönnunarspennu

Fljóta-/gasþrýstidæla er fyllt með gas á viðeigandi upphafsspennu einu sinni. Þetta þýðir að sama upphafsspennan getur ekki verið viðhaldin óendanlega. Þegar þrýstidælan er í notkun lekur samþrýtt gas um gassveifluna — mögulega vegna tjáningar gassveiflunnar eða slæmr þéttunar, eða vandamáls með beisluðu kjarnann í sveiflunni sem situr í sveiflusæti. Gasþrýstinn minnkar líka smám saman við olíuútflæðingu í blöðru- og skiljufæriþrýstidælum — þetta gerist venjulega á óhugnanlegan hátt og valdar brot á samsettu gummiskiljufæri. Fyrir pistulþrýstidælur getur þrýsttað gas flæðið fram hjá slitnum þéttunum úr pistulsvæðinu á meðan þrýstidælan er í notkun. Smátt og smátt minnkandi upphafsspenna getur bent til þess að pistulþrýstidælan sé með ákveðna slitage.

Athuga upphafsspennu

Rétt forþrýstingarþrýstingur er mikilvægur fyrir afkastafærslu væsku-/gasakkumulatóra, því ætti að athuga hann reglulega. Það þarf að nota þrýstingsskammamæli til að athuga forþrýstingarþrýstinginn. Tækið samanstendur aðallega af þrýstingsskammamælisgrípu, útlokuhvali og þrýstingsskammamæli.

Ferli til að athuga: losa allan olíuna úr akkumulatórnum, fjarlægja verndarhjálminn (venjulega á gasþrýstishvalinum í efsta hluta). Með handtöku grípunnar fullt dragin út skal athuga hvort útlokuhvalinn sé lokaður. Tengja þrýstingsskammamælisgrípuna við gasþrýstishvalinn á akkumulatórnum, festa vingáttunna á grípunni, tryggja örugga tengingu við gasþrýstishvalinn. Skrúfa inn skrúfuna á grípunni til að fullt ýta á miðju gasþrýstishvals akkumulatórsins; lesa þrýstingsskammamælisbendinguna — þetta er forþrýstingarþrýstingur akkumulatórsins.

Ef forskjóðunin er rétt, snúið handvörunni á spennihálfanum út til að loka gasloka safnara, opnið losunarloku til að lægja þrýstinginn í hleðsluutgerðinni, losið spennihálfan, fjarlægið utgerðina frá safnaranum og settið aftur á verndarhylkisloku gaslokunnar.

Ef forskjóðunin er of há, opnið losunarvalvinni til að sleppa ofþrýstingi. Ef forskjóðunin þarf að hækka, dragið fyrst út handtökuhnappinn til að loka gasvalvinni á safnara, opnið losunarvalvinni til að lægja þrýstinginn í þáttakanum, lokið síðan losunarvalvinni, tengið þáttakann við körfu með stikurstoffi. Snúið handtökuhnappnum inn til að ýta fullkomlega á kjarnann í gasvalvinni á safnaranum, opnið valvinni á stikurstoffskörfunni til að láta gasinn komast hægt inn í safnaran. Þegar þrýstingsmælirinn sýnir óskandi þrýsting, lokið gasvalvinni. Þegar þrýstingsmælirinn sýnir rétta forskjóðun, lokið valvinni á stikurstoffskörfunni, dragið út handtökuhnappinn til að loka gasvalvinni á safnaranum, opnið losunarvalvinni og aftur á móti afturhengið sveigjanlega þáttakuslangu og þáttakann.

Mynd 8-15: Athugun og stilling forskjóðunar safnarans. (Efst) Slitna pistonskífur valda smátt og smátt tapi á forskjóðun. (Neðst) Staðalstikurstoff-safnunarsafn — notaðu alltaf þurrðan stikurstoff, aldrei samþrýttan loft.

Aflás áhyggjuslóða í safnifæri

Í venjulegum áhyggjuslóða kerfum með safnifæri ætti áhyggjuslóðan að vera aflösuð í geymsluna við lægsta mögulega þrýsting þegar safnifærið er fullt og engin hluti kerfisins er í notkun. Í kerfinu sem sýnt er er notuð aflássvalva til að aflása. Þegar safnifærið hefur náð þrýstingi aflássvalvunnar opnar valvan og leiðir áhyggjuslóðuflæðið í geymsluna.

Venjulega getur þessi tegund aflásar einungis varðið nokkrar sekúndur, því að það er alltaf eitthver leka niður á eftir afhendingarhálfu. Safnifærið verður að bæta þessum leka — þrýstingurinn fellur smám saman — aflássvalvan lokast smám saman og opnunin að geymslunni minnkar jafnvel meira og meira, þar til þrýstingurinn í safnifærinu fellur undir opnunarþrýsting valvunnar. Á meðan valvan lokast verður áhyggjuslóðan að búa til meiri afl til að endurhlaða safnifærið upp í þrýstingi aflássvalvunnar.

Til að tryggja að pípupan/vél sé fullkomlega óáhöfðuð áður en safnaraðilinn er endurhlaðinn má nota þrýstisveitit. Í rásinni skynjar þrýstisveitit þrýstinn í safnaraðlinum og sendir raungreindan skiptiskyljusignal við ákveðinn þrýstipunkt. Raungreindur skyljusignal fer til tvívegs raunraufar sem venjulega er lokuð — þessi raunraufa getur stýrt yfirþrýstisveitit sem virkar með hjálp af stýriþrýsti til að óáhöfða. Þegar safnaraðillinn er hlaðinn upp í þrýstinn sem þrýstisveitit er stillt á, sendir rælísinn skyljusignal til raunraufunnar til að óáhöfða yfirþrýstisveitit og leiða flæði pípupunnar/vélanna í geymsluna í gegnum yfirþrýstisveitit.

Mynd 8-16: Rásir til að óáhöfða safnaraðil. (Efsta) Einföld úrgangssveitit — óáhöfðar í geymsluna þegar þrýstinn í safnaraðlinum nálgast stilltann þrýstipunkt, en hefur á tendency til að skipta um staða. (Neðsta) Þrýstisveitit með yfirþrýstisveitit sem virkar með hjálp af stýriþrýsti — tryggir fullkomna óáhöfðun og nákvæma stjórn á þrýstibandi.

Óáhöfðunarsveitit sem virkar með mismunþrýsti

Eftir að safnifærið hefur verið hlaðið má skipta út þrýstiskiptunum og rafmagnsskiptunum fyrir mismunstýrt óþyngdunarventil til að sleppa öryggisventilnum og tæma pípuna/raflýsina. Mismunstýrður óþyngdunarventill er hydraulískur ventil sem hefur verið hönnuð sérstaklega fyrir notkun með safnifæri. Eins og nafnið bendir til notar þessi ventil mismun í þrýstingi til að tæma pípuna/raflýsina.

Bygging

Mismunstýrður óþyngdunarventillinn er samansettur úr stýriventili fyrir ofþrýsting, afturhaldsventili og mismunspísti í einu ventilsgehjóli. Ventilsgehjólið hefur þrjá opna: þrýstingsskammt, skammt til skila og safnifærisop.

Hvernig virkar þetta?

Inni í mismunsspennu-afhleðslusveiflunni virka klappveitilinn og stýrður yfirþrýstisveiflunni venjulega. Pumpaútgáfan getur fyllt safnaraðila gegnum klappveitilinn. Mismunspíllinn er staðsettur á móti stýrðu yfirþrýstisveiflunnarhnífunni og getur hreyft sig frjálst í rás sinni. Bæði endar píllsins eru útsettir fyrir jafn stórum þrýstisvæðum. Þegar safnaraðilinn er að fyllast er þrýstingurinn á báðum megin við píllinn nær jafn mikill (þar sem þrýstisfallið í gegnum klappveitilinn er hunsað), svo píllinn hreyfist ekki. Þegar þrýstingurinn á stýrða yfirþrýstisveiflunnarhnífunna er nógu mikill, er stýrða hnífunin dregin frá sæti sínu — eins og þekkt er, getur þessi stýrða hreyfing takmarkað þrýstinginn í fjöriðlaþrýstisvæðinu í aðalveitilinni. Vegna þess að fjöriðlaþrýstisvæðið í aðalveitilinni og einn endi mismunspíllsins eru þrýstisbundin, fer píllinn á áttina að stýrðu yfirþrýstisveiflunnarhnífunni og ýtir stýrðu hnífuninni fullkomlega frá sæti sínu, sem hefur í för með sér að stýrður þrýstingurinn á fjöriðlaþrýstisvæðinu í aðalhnífunni er losnaður, yfirþrýstisveiflunni er afhleðsluð og pumpan/mótorinn er afhleðsluður. Klappveitilinn lokast samtímis, svo það er ekki hægt að losna olíu úr safnaraðilanum gegnum yfirþrýstisveifluna.

Mismunurinn í pistonsvæðinu sem er útsett fyrir þrýsting er 15% stærri en svæðið á stjórnvalvuspölu. Þar sem kraftur = þrýstingur × flatarmál, er krafturinn sem heldur stjórnvalvuspölu frá sæti sínu 15% meiri en krafturinn sem lyftir stjórnvalvuspölu. Þetta þýðir að fjöðurinn verður að fá kraft meira en 15% frá öðru stað, til að setja stjórnvalvuspölu aftur á sætið – eða þrýstingur kerfisins verður að lækka um 15% áður en stjórnvalvuspölan getur sett sig aftur á sætið.

Þetta tryggir að mismunþrýstings-afhleypistjórnvalvið haldir pumpu/motorn í óhlaðu staða eftir að þrýstihlutfanginu hefur verið hlaðið upp, þar til þrýstingurinn lækkar um ákveðinn prósentuhluta – almennt um 15% af stillingu stjórnvalvsins. Til dæmis: ef stjórnvalvið er stillt á 1.000 psi (69 bar), fer afhleypingin fram á milli 1.000 psi (69 bar) og 850 psi (59 bar); ef stjórnvalvið er stillt á 2.000 psi (138 bar), er afhleypingarsvæðið 2.000 psi (138 bar) til 1.700 psi (117 bar).

Hýdraulískur sílindri — Nákvæm bygging og virkjun

Í hverri notkun þarf hydraulísk vinnuorka til að framkvæma gagnlega vinnu að vera breytt í vélarorku. Hydraulískar sílindrar breyta hydraulískri orku í línulega vélarhreyfingu.

Bygging á sílindri

Hydraulísk sílindra samanstår af hlíf, færilegum pistoni með sveigjanlegum þéttunarringjum sem eru tengdir við pistonspöngu og tveimur endahlutum. Endahlutarnir geta verið þræðaðir, flensuðir, dregnir yfir eða sveifðir á hlífina. Iðnaðarsílindrar nota algengast boltaða tengingar á spöngunni. Þegar pistonspöngan hreyfist er hún kölluð þéttunarsafn fyrir pistonspöngu eða afdráttanlegur leiðbeiningshringur sem leiðir og styður pistonspönguna.

Endinn með pistonspönguna er kallaður „spönguendinn“; hinn endi án spöngu er kallaður „blinda endinn“. Inntaks- og úttrásargöngin eru staðsett á spönguendans og blinda endans endahlutum.

Læðingar

Til að vinna rétt þurfa pistillinn og stýrisegillinn á pistilstönginni í hydraulískum sílindri áreiðanlega þéttun. Algengar þéttunaraðferðir fyrir pistila í hydraulískum sílindrum eru lippþéttun, jarnpistilsringshjóla eða einstök tveggja áttanna þéttunareiningar. Þéttunarmaterial og hlutar þurfa að vera staðfestir sem samhæfðir með vinnumælinu og reksturskonditionunum.

Margar lagas þéttunarpistilstöng er áhrifamikil þéttunarpistilstöng, sem samanstendur af aðalþéttun með innanverðu lipplögun á þéttunarsvæðinu, ruskavistari sem er stöðugt í snertingu við yfirborð pistilstöngvarinnar í rekstri og skrapar vinnumælið frá yfirborði pistilstöngvarinnar. Aukathéttun gegn rúst hefur verkefnið að safna afgangsmælinu sem aðalþéttunin látnar eftir sér og þurrka allt fremdum efni sem festist við pistilstöngina þegar hún er dregin inn.

Þéttunargróf

Sem lýst er hér að ofan, getur olía sem safnast í holu milli aðalþéttunar og þéttunar gegenn rúddu flæði aftur inn í sívalningsrýmið á þróunarfæri — þetta er venjulegt. Ef þó er sívalningurinn með mjög langt færi (10 ft / 3,05 m eða lengra), gæti olían sem safnast í þéttunarholuna verið nógu mikil til að fara yfir þéttunarmát pistonskáns. Í slíkum tilvikum, og þegar er ofmikið af olíu í þéttunarholunni, ætti þéttunarholan á pistonskánum að vera tengd við utanaðkomandi drain-tenging.

Mynd 8-18: Nákvæmlegar upplýsingar um uppbyggingu sívalnings. Skánslokin á skánsendanum inniheldur þéttunarset-uppsetningu pistonskáns. Fyrir sívalninga með langa færi er drain-holur bætt við til að koma í veg fyrir að olía yfirþeyti þéttunina.

Hydraulískur skokk

Þegar hydraulísk orka dregur pistona í sívalningnum að enda færisins (endanum á ferð sívalningsins) verður massatregða olíunnar að skokki — svo kallaður „hydraulískur skokk“. Ef orkan er nógu mikil getur þessi skokk skadað hydraulíska sívalninga.

Skokkþjálfunaraðferð

Til að vernda hydraulískar sílindra frá of miklum álagi má setja upp dempifæri. Dempifæri geta hægt niður hreyfingu pistonsins í sílindrunni við endann á ferlinum. Dempifæri má setja upp á báðum eða einu enda hydraulískrar sílindru.

Bygging dempifæris

Dempifæri samanstendur af þyngdastýrðu nálarhvali og dempispjót sem er sett á blindann enda pistonsins, og dempiskúfu sem er sett á pistonskippuna. Þessi færi virka sem stökkur á báðum endum.

Hvernig dempifærið virkar

Þegar pistillinn í hydraulískum sílindri nálgast endann á ferlinum, lokar kússunarspýtan eða kússunarskýlanum venjulegan olíuútflæði. Þetta á að leiða til þess að olían verði að renna einungis í gegnum næludiskinn. Hluti af ýttu olíunni við stillingu á yfirþrýstisskálunni flýtur út í gegnum næludiskinn. Restin af strauminum sem rennur í gegnum næludiskinn ákvarðar hvernig hröðun sílindrisins minnkar. Stilling á næludiskinn ákvarðar hvernig hröðun pistilsins minnkar. Á skiptiferlinu rennur straumur inn í sílindrinum í gegnum eina bakvörpunaraðgang (ekki sýndan) til að sleppa næludiskinn, svo öfugur hraði er ekki áhróðraður.

Ferlastilling

Stundum verður að takmarka ferllengd hydraulískar sílindri með ytri stjórnun. Með því að setja upp stoppskrúfu sem má skrúa inn og út á hlutinn, er hægt að forskilja ferllengdina. Allir gerðir ferlastillanda verða að vera staðfestir miðað við kröfur um stöðvunarkraft, árekstur, áhrif áreksturs og rúmmál.

Mynd 8-19: Búðar í sílindrum, stillingar á ferð, festingarstílar og tegundir hleðslu. Búðarnar vernda sílindurinn í enda ferðarinnar; festingarstíll ákvarðar hversu vel sílindurinn getur unnið hleðsluna.

Festingarstílar fyrir hydraulíska sílindra

Hydraulískir sílindrar hafa margar festingarstíla, meðal annars: flens, trunnions, hliðfestingar, miðlínu skrúfur, tvöfaldar festiringir, tengisvæði og sveifstæði festingar. Miðfestingar eða sveifstæði festingar eru mjög góð hönnun þar sem þær gefa minnst mögulega misjöfnun á sílindriða.

Mekánísk hreyfing

Hydraulískir sílindrar geta umbreytt hydraulískri orku í bein línu eða línulega mekáníska hreyfingu. Þó svo að val á mekánískum tengingum geti leitt til þess að sílindrarnir veiti margar mismunandi tegundir mekánískrar hreyfingu.

Tegundir hleðslu

Hydraulískir sílindrar geta fært margar mismunandi tegundir hleðslu í fjölda forrita. Almennt eru hleðslur sem pistillinn ýtir á kallaðar ýti-hleðslur; hleðslur sem pistillinn dragar eru kallaðar drag-hleðslur.

Stöðvunarhringur

Stöðvurör is einn fastur metallhylki sem er settur á pistonskáka. Þegar skákan í langar skrefa sílindri er fullt útstrekt, þá skilur stöðvurörin milli pistonsins og leiðsluhylkisins um ákveðna fjarlægð. Leiðsluhylki pistonskákans er álagsþolandi hlutur sem styður pistonskákann á meðan sílindriinn er í notkun. Hann er hannaður til að taka ákveðið álag. Leiðsluhylki pistonskákans — auk þess að vera ás — er líka álagspunktur fyrir pistonskákann. Í langar skrefa sílindra sem eru tengdir áhöfnum mun pistonskáki án stífur leiðslu tenda til að sagast þegar hann er fullt útstrektur, eða getur skjóðun átt sér stað við leiðsluhylkinu, sem bætir við hliðráðun sem skaðar leiðsluhylki pistonskákans.

Fallstöðvurörsins er að skilja milli pistonsins og leiðsluhylkisins um ákveðna fjarlægð þegar pistonskákin er fullt útstrekt, sem minnkar álagið á leiðsluhylki pistonskákans.

Tegundir sílindra

Hydraulískir sílindrarnir koma í mörgum tegundum. Hér fyrir neðan eru nokkrar algengar tegundir sílindra; þær munu einnig koma fram í ákveðnum notkunarmyndum í síðari kaflum.

• Eindreifingarstöng: lykilorðið hefur pistilstöng sem fer út aðeins úr einum enda.
• Tvödreifingarstöng: lykilorðið hefur einn pistil og pistilstöng sem fer út úr báðum endum.
• Tvívirk lykilorð: í þessum gerð virkar hýdróþrýstingur skiptisveises á báðum hliðum pistils lykilorðsins, sem veldur því að pistilstöngin færist fram og til baka.
• Teleskóp-lykilorð: lykilorðsgefsin hefur margar teleskóp-líklegar hluta sem geta veitt langa ferð frá stuttu samþrýttu lengd.
• Tandem-lykilorð: lykilorðið samanstår af tveimur eða fleiri lykilorðum í röð. Pistilstöngirnar eru tengdar saman og mynda sameiginlega pistilstöng. Pistilstöngarþéttunir eru settar á milli lykilorðanna, sem gerir mögulegt að vinna tvívirklykilorð með hverju lykilorði.
• Tvöfalt lykilorð: lykilorðið samanstår af að minnsta kosti tveimur gefsinum, sem gerir mögulegt að vinna tvívirklykilorð með hverju lykilorði.

Mynd 8-20 Tegundir hydraulískra sílindra. Hver tegund er viðeigandi fyrir ákveðið notkun: teleskópíska sílindrar fyrir langa ferð í takmörkuðu rúmi, tvöfaldar sílindrar fyrir háa kraft í takmörkuðum innri þvermál, tveggja-ásasílindrar fyrir jafnan kraft/ferð í báðar áttir.

Virking tvíhreyfanda einásasílindra

Algengasta tegundin í iðnaðarhydraulík er tvíhreyfandi einásasílindri. Fyrir þessa tegund eru lykilvandamál hægt gpm og psi, og umbreyttur mekanískur kraftur og hreyfing á pistonsásnum.

Pistonsvæði og virkt pistonsvæði

Pistonsvæði og virkt pistonsvæði eru almennt fjallað um fyrir tvíhreyfanda einásasílindra. Stóra pistonsvæðið er heildarþversniðspistonsvæðið sem er útsett fyrir þrýstingu á blindu endanum á sílinnri (hlið án sás). Virka litla svæðið (hringsvæðið) er pistonsvæðið sem er útsett fyrir þrýstingu á sássíðunni, því að pistonsásinn tekur upp hluta af pistonsvæðinu. Því miður er virka litla svæðið almennt minna en stóra svæðið.

Útstreymi pistonsás

Útvíkunshraði pistonspönnu hydraulískrar sílindur er ákvarðaður af hraðanum sem vægið fyllir blinda endann á sílindrunni. Hraði pistonspönnu er oft gefinn upp í ft/min eða m/min:

Dæmi: Sílindur með pistonsvæði 10 in² (64,5 cm²) fær rás 5 gpm (18,95 lpm). Hraði spönnu = (5 × 19,25) / 10 = 9,63 ft/min (49 mm/s). Með tvöföldu rásinni (10 gpm / 37,9 lpm) tvöfaldast hraði spönnu til 19,25 ft/min (97,33 mm/s).

Tilbúningshraði pistonspönnu

Við tilbúningu pistonspönnu fer rásin inn í spönnuendann. Við sama inntaksrásarhraða er tilbúningshraðinn hærra en útvíkunshraðinn — notaðu litla (hringlaga) pistonsvæðið í formúlunni.

Dæmi: 10 gpm (38 l/min) rás fer inn í stöngunum enda á sílindri með 10 in² (65 cm²) stóra flatarmál og 8 in² (52 cm²) lítið flatarmál. Þróunargangi = (10 × 19,25) / 8 = 24,06 ft/min (0,12 m/s).

Með sama inntaksrásarfjölda reynir tvívirkur einstöngusílindri hraðar en hann lengir.

Útgangsrás við þróun

Við þróun fer rásinn inn í stöngunum enda og fer út úr blindanum enda. Útgangsrásinn er meiri en inntaksrásinn – hægt er að reikna hann með sömu formúlu og fyrir gpm (l/min), en með stóra pistilsflatarmálið. Dæmi: 10 gpm fer inn í stöngunum enda við hraðann 24,06 ft/min: útgangsrás = (24,06 × 10) / 19,25 = 12,5 gpm (46 L/min).

Þættir sem áhróa framleiðsluþrýsting sílindra

Sem sýnt er, er krafturinn sem framleiðir hydraulískur sílinder fall af hydraulísku þrýstingi sem verkar á píslarflatuna í sílindrinum. Ef ákveðinn sílinder þarf að framleiða meiri kraft en núverandi hámarksframleiðsla, er oft aðeins kvenna að hækka þrýstinginn í hlutfallslegan stig. Í sumum tilvikum leyfir ekki þrýstingur kerfisins og stærð sílindersins notkun stærri sílinders — tandem-sílinder getur leyst þetta vandamál.

Tandem-sílinderkerfi

Tandem-sílinder samanstendur af tveimur eða fleiri sílindrum í röð. Pistillinnarstangirnar eru tengdar saman til að mynda eina sameiginlega pistillinnarstöng. Þéttunarpistillinnarstanga milli sílindra leyfir hverjum sílindri að virka tvíhliða. Þegar stærð sílindersins er takmörkuð vegna staðars og stærðar vélar, þótt þrýstingurinn sem pumpa/motorinn framleiðir sé tiltölulega lágur, er hægt að fá sama mekaníska framleiðslukraft.

Dæmi: Stærsta vélinnstallationin leyfir 10 in² (64,5 cm²) pistonsvæði. Hámarksþrýstingurinn til að vinna móti hleðslumótun er aðeins 500 psi (34,48 bar). Með því að bæta við 500 psi (34,48 bar) þrýstingi á 8 in² (51,6 cm²) virka svæðið á bakhlutanum myndast kraftur sem svarar 781 psi (53,86 bar). Í tvöfaldri rás með tveimur sílindrum, hvor með 500 psi (34,48 bar) og 10 in² svæði og 8 in² virku svæði, er sameinuð úttakshraði miklu stærri.