33-99Nr. Mufu E Rd. Gulou-distriktet, Nanjing, Kina [email protected] | [email protected]
33-99Nr. Mufu E Rd. Gulou-distriktet, Nanjing, Kina [email protected] | [email protected]
I industrielle hydrauliske systemer er pumpen vanligvis montert på toppen av reservoaret som inneholder systemets væske. Sugeledningen (også kalt innstrømningsledningen) kobler pumpens innløp til oljen i reservoaret.
Strømmen av væske fra reservoaret til pumpen kan tenkes på som et eget hydraulisk system. I dette underystemet utgjør det underatmosfæriske trykket som pumpen lager motstanden mot strømmingen, og energien som beveger væsken kommer fra atmosfæretrykket. Atmosfæren, som virker på oljeoverflaten i reservoaret, fungerer som en akkumulator.
Figur 5-1 Standard pumpeinstallasjon — pumpe på toppen, sugeledning under oljenivå. Atmosfæretrykket som virker på oljeoverflaten er det som presser oljen opp i pumpen.
Vi tenker vanligvis på luft som noe uten vekt, men atmosfæren av luft som omgir jorden har faktisk trykk. Torricelli, oppdageren av barometeret, viste at atmosfæretrykk kan måles ved hjelp av en kvikksølvkolonne. Ved å snu en kvikksølvfylt rør opp ned i en kvikksølvbakke fant han ut at kvikksølvkolonnen som atmosfæretrykket kan støtte ved havnivå er 29,92 tommer (760 mm). Så ved standardforhold tilsvarer atmosfæretrykket ved havnivå (eller er ekvivalent med) en kvikksølvkolonne på 29,92 tommer (760 mm). Selvfølgelig vil ethvert sted over havnivå ha et lavere atmosfæretrykk.
Hydraulisk trykk uttrykkes vanligvis i psi eller bar, men atmosfærisk trykk måles vanligvis i in.Hg (tommer kvikksølv) eller mmHg. Ved 68 °F (20 °C) og 36 % relativ fuktighet er atmosfærisk trykk ved havnivå = 29,92 in.Hg eller 760 mmHg, som tilsvarer 14,7 psia eller 1,01 bar. Det er viktig å merke seg at bar ikke brukes til å definere atmosfærisk trykk; istedenfor er standard atmosfærisk trykk 101 000 N/m².
Ved omregning mellom in.Hg og psi er det viktig å merke seg at 1 psia = 2,04 in.Hg, og at 1 bar ≈ 752 mmHg. Så omtrentlig gjelder: 1 psia ≈ 2 in.Hg, eller 1 bar ≈ 750 mmHg.
Både absolutt trykk og manometrisk trykk kan brukes til å måle trykk i et hydraulisk system.
Absolutt trykk måles fra nulltrykkpunktet — det vil si punktet der det ikke finnes noe trykk i det hele tatt. Enheten kan være psi (bar) eller in.Hg (mmHg). Absolutt trykk angis ved å legge til suffikset «a»: psia (absolutt psi), bara.
Manometertrykk måles fra referansepunktet for atmosfærisk trykk. Enheten er psi (bar). Absolutt trykk er lik manometertrykk pluss standard atmosfærisk trykk. Eksempel: Hvis et system viser 100 psig (6,9 bar manometer) og standard atmosfærisk trykk er 14,7 psia (1 bar), er det absolutte trykket 114,7 psia (7,9 bar absolutt). For å skille mellom de to skrives manometertrykk som psig, og absolutt trykk som psia.
Når pumpen ikke kjører, er innløpsiden til systemet i likevekt – trykkforskjellen mellom pumpen og atmosfæren er null, noe som betyr at det ikke er noen strømning. For at pumpen skal kunne levere olje til sitt roterende aggregat, skaper den kjørende pumpen et trykk under atmosfæretrykket – systemet blir ubalansert – og strømningen starter.
Trykket som atmosfæren utøver på væsken har to formål:
Det meste av atmosfæretrykket brukes til å akselerere væsken inn i pumpen, men den første oppgaven må utføres først: å levere væske til pumpeinngangen. Hvis for mye atmosfæretrykk brukes på dette stadiet, vil det ikke være nok trykk igjen til å akselerere væsken inn i den roterende enheten. Dette fører til at pumpen «sultes», og det oppstår det som kalles kavitasjon.
Kavitasjon er dannelse og kollaps av damprom i en væske. Den skader pumpen på to måter:
På pumpeinntakssiden dannes damprom på tvers av væsken. Dette reduserer smøringseffekten og akselererer slitasje. Når disse rommene når høytrykkssonen ved pumpeutløpet, komprimeres rommets vegger og kollapser voldsomt, og frigir enorm energi som «sprekker bort» metallflater – akkurat som en skulptør som bruker hammer og meissel på stein. Hvis kavitasjon får fortsette, forkortes pumpens levetid, og kavitasjonspartikler kan reise til andre deler av systemet og skade andre komponenter.
Figur 5-5: Skade på pumpehusets boring forårsaket av kavitasjon. Den mikroskopiske pittingstrukturen skyldes gjentatte implosjoner av damprom ved metalloverflaten.
Det mest åpenbare tegnet på kavitasjon er støy — når luftbobler kollapser, genererer de svingninger med høy amplitude som sprer seg gjennom hele systemet, og hydraulikkpumpen produserer en høyfrekvent, gjennomtrengende lyd. Når kavitasjon oppstår, reduseres strømmen fordi pumpens kamre ikke er fullstendig fylt med væske, og systemtrykket blir ustabile.
Kavitasjon dannes i en væske fordi væsken koker — men denne kokingen skyldes ikke varme. Den skyldes at væsken når et tilstrekkelig lavt absolutt trykk.
Alle molekyler i en væske er i konstant bevegelse, men ikke alle med samme fart. Molekyler som beveger seg raskt nær overflaten prøver å unnslippe inn i rommet over, til tross for tiltrekningskraften fra omkringliggende molekyler. Kraften som raskt bevegelige molekyler må overvinne for å unnslippe inn i atmosfæren, er væskens damptrykk.
Hvis væskebeholderen er forseglet, vil hurtigbevegelige molekyler trenge inn i rommet over væsken. Når dette rommet når metning med damp, kolliderer molekylene og vender tilbake til væsken. Molekyler som forlater væsken kalles fordampning; molekyler som vender tilbake kalles kondensering. Når hastighetene for fordampning og kondensering er like, oppnås likevekt, og trykket som genereres av dampen er væskens damptrykk. Damptrykk uttrykkes vanligvis i absolutte trykkenheter, tommer kvikksølv (in.Hg).
Damptrykk påvirkes av temperatur. Når temperaturen stiger, får væskemolekylene mer energi og beveger seg raskere. Damptrykket øker. Når damptrykket blir likt atmosfærisk trykk, kan væskemolekylene fritt gå inn i atmosfæren — dette kalles koking. Vann koker ved havnivå ved 212 °F (100 °C), fordi damptrykket til vann ved denne temperaturen er likt atmosfærisk trykk.
En væske kan også fås til å koke ved å redusere trykket som virker på den. Når det reduserte trykket blir lik væskens damptrykk, kan væskemolekylene fritt gå inn i rommet over væsken. Vann ved 100 °F (37,2 °C) har et damptrykk på 2 tommer kvikksølv (0,068 bar). Hvis en beholder med vann ved 100 °F kobles til en vakuumppumpe og det indre absolutte trykket senkes til 2 tommer kvikksølv (0,068 bar), vil vannet koke. Pumper som håndterer væsker opplever vanligvis denne typen koking.
Hydraulikkolje ved havnivå inneholder ca. 10 % oppløst luft. Denne luften finnes oppløst i væsken — den er usynlig og øker ikke merkbar måte væskens volum. Evnen til hydraulikkolje eller en hvilken som helst væske til å løse opp luft avtar når trykket på væsken avtar. For eksempel vil oppløst luft i en kopp hydraulikkolje under atmosfærisk trykk omgjøres til bobler og frigjøres fra løsningen hvis koppene plasseres i vakuum. Under kavitasjon frigjøres oppløst luft fra oljen og forårsaker skade på hydraulikkpumpen.
Innblandet luft er luft i væsken i en uoppløst tilstand — som bobler. Hvis en pumpe til tider suger inn olje som inneholder innblandet luft, har luftboblene effekter som likner kavitasjon på pumpen. Imidlertid, siden dette ikke er knyttet til væskens damptrykk, kaller vi det falsk kavitasjon.
Hvis det er lekkasjer i sugelinjen eller pumpeakselen tettes dårlig, er luftblandet olje nesten alltid til stede i systemet. Fordi trykket på pumpeinngangen ofte er lavere enn atmosfæretrykket, vil enhver åpning der føre til at luft suges inn i oljen og inn i pumpen. Alle luftbobler som ikke kan slippe ut fra reservoaret vil også komme inn i pumpen.
Kavitasjon er svært skadelig både for pumpen og for systemet. Av denne grunnen angir pumpeprodusenter inngangssidegrenser for sine produkter. Produsenter av industrielle hydrauliske volumpumper angir vanligvis at trykket ved pumpeinngangen må være lavere enn atmosfæretrykket, slik at væske kan suges inn i pumpens roterende deler. Dette trykkkravet oppgis imidlertid vanligvis ikke i absolutte trykkenheter, men i form av vakuum.
Et vakuum er trykk under atmosfæretrykket. Vakuum er et forvirrende begrep fordi det har samme utgangspunkt som manometrisk trykk (atmosfæretrykk), men verdiene telles nedover i enhetene tommer kvikksølv (in.Hg) eller millimeter kvikksølv (mmHg).
0 tommer (0 mm) vakuum = atmosfæretrykk eller null manometrisk trykk. 29,92 in.Hg (760 mmHg) vakuum = fullstendig vakuum eller null absolutt trykk.
Som vist på diagrammet: en kvikksølvbakke som er forbundet via en glassrør til en beholder ved atmosfæretrykk. Siden trykket inne i beholderen tilsvarer atmosfæretrykket som virker på bakken, stiger kvikksølven ikke i glassrøret. En kvikksølvkolonne med høyde null indikerer at beholderen ikke er i vakuum.
Hvis beholderen tømmes til trykket inni faller med 10 tommer Hg (254 mmHg), kan lufttrykket som virker på overflaten av kvikksølvkaret deretter støtte 10 tommer (254 mm) kvikksølv — det målte vakuumet er 10 tommer Hg (254 mmHg). Hvis beholderen tømmes til fullstendig vakuum (null absolutt trykk), kan lufttrykket støtte 29,92 tommer (760 mm) kvikksølv — det målte vakuumet er 29,92 tommer Hg (760 mm).
0 tommer (0 mm) kvikksølv-vakuum = atmosfærisk trykk = null manometrisk trykk. 29,92 tommer Hg (760 mm) vakuum = fullstendig vakuum = null absolutt trykk.
Figur 5-9 Vakuummåling med kvikksølvmanometer. De tre tilstandene fra topp til bunn: atmosfærisk (0 vakuum), delvis vakuum (10 tommer Hg) og fullstendig vakuum (29,92 tommer Hg = 0 psia).
En vakuummanometer er kalibrert fra 0 til 30 tommer kvikksølv (0–760 mmHg), der hver inndeling tilsvarer 1 tomme kvikksølv. Ved havnivå konverteres en vakuummanometeravlesning til absolutt trykk ved å trekke vakuumavlesningen (i tommer kvikksølv) fra 30 tommer kvikksølv (760 mmHg). For eksempel tilsvarer en vakuumavlesning på 7 tommer kvikksølv (177 mmHg) et absolutt trykk på 23 tommer kvikksølv (583 mmHg).
Pumpeprodusenter bruker vakuumenheter for inngangskrav fordi dette er relatert til havnivå — når pumpen brukes i høyder over havnivå, må det lavere atmosfæretrykket på den aktuelle høyden tas i betraktning.
Eksempel: Hvis en produsent angir at maksimal inntaksvakuum ikke må overstige 7 tommer Hg (177 mmHg), betyr dette at produsenten krever minst 23 tommer Hg (583 mmHg) absolutt trykk (eller atmosfærisk trykk) ved pumpeinntaket for å akselerere væsken inn i det roterende aggregatet. Hvis det absolutte trykket ved pumpeinntaket faller under 23 tommer Hg (583 mmHg), kan pumpen skades, selv om dette avhenger av sikkerhetsfaktoren som produsenten har satt for vakuumklassifiseringen. Alle offentliggjorte spesifikasjoner for pumpeinntak forutsetter nominell hastighet og petroleumolje. Hvis pumpen kjøres med en annen hastighet eller bruker en annen væske, må spesifikasjonene justeres.
Pumpens maksimale tillatte vakuum avhenger av hvilken væske som pumpes. Tekniske krav på innsiden av inngangen beregnes ut fra spesifikke tyngde og damptrykk for petroleumsole. Hvis brannhemmende hydraulikkvæsker brukes, vil endringer i spesifikk tyngde og damptrykk påvirke det maksimale tillatte inngangsvakuumet.
Spesifikk tyngde er forholdet mellom vekten av én væske og vekten av en annen væske. Mer nøyaktig er det forholdet mellom vekten av et fast volum væske og vekten av samme volum vann. Ved 60 °F (15,6 °C) veier 1 ft³ vann 62,4 lbs (28,3 kg). Når vi deler oljens vekt på vannets vekt, finner vi at oljen veier 90 % så mye som vann, eller at vektforkholdet er 1 (vann) til 0,90 (petroleumsolje) — spesifikke tyngden (SG) for petroleumsolje er derfor 0,90.
Pumpeinnløpskrav beregnes for petroleumolje med spesifikk vekt (SG) på 0,87–0,90. For fosfatestervannbestandig væske øker spesifikk vekt med 30 %, til ca. 1,15. Spesifikk vekt for vannbaserte hydraulikkvæsker ligger mellom 0,93 (HFB-emulsjon) og 1,08 (vann-glykol). For å akselerere disse tyngre væskene inn i pumpen kreves høyere trykk ved pumpeinnløpet. Derfor bør det maksimalt tillatte undertrykket reduseres noe.
Petroleumolje og fosfatestervannbestandige væsker har ved normale hydrauliske driftstemperaturer svært lavt damptrykk, men vannbaserte hydraulikkvæsker er annerledes. Vannbaserte væsker inneholder en høy andel vann. Damptrykket for både HFB-emulsjon og vann-glykol kan nå flere tommer kvikksølv, mens petroleumolje og syntetiske væsker har damptrykk på bare en brøkdel av en tomme kvikksølv. Derfor er vannbaserte væsker mer utsatt for fordamping og kavitasjon.
For å forhindre at væskebaserede væsker kaviterer, krever pumpeprodusenter tilstrekkelig trykk ved pumpens innløp for å akselerere arbeidsvæsken inn i pumpen. Dette kravet kan oppfylles ved å redusere det maksimalt tillatte vakuumet.
Figur 5-13 Sammenligning av damptrykk. Væskebaserede væsker har mye høyere damptrykk enn mineralolje ved samme temperatur, noe som gjør dem mer utsatt for kavitasjon hvis innløpsvakuumet er for høyt.
Vedlikeholdsansatte oppdager oftest tidlig at en pumpe utvikler kavitasjon eller suger inn luft, fordi deres kjennskap til maskinen gjør at de legger merke til de første feiltegnene.
Det mest åpenbare tegnet på kavitasjon eller luftinntak i en hydraulisk pumpe er en høyfrekvent lyd, men det finnes subtile forskjeller: en kaviterende pumpe produserer en jevn, høyfrekvent lyd — denne lyden kan skyldes sammenbrudd av bobler av tilsvarende størrelse. Når pumpen suger inn luft, varierer lyden betydelig: når en liten mengde luft kommer inn, høres støyen ut som klikk eller som en lagerfeil; hvis store mengder luft kommer inn, frembringer den en underlig hamrende eller knasende lyd.
En mer pålitelig måte å skille kavitasjon fra luftinntak på er å bruke en vakuummanometer for å bestemme absolutt trykk ved pumpens innløp. Trekk vakuumavlesningen fra atmosfærisk trykk; hvis verdien for absolutt trykk er utilstrekkelig, kan kavitasjon forekomme.
For nye hydrauliske systemer: hvis pumpen kaver, kan det skyldes at sugelinjen er dårlig utformet eller at oljens viskositet er for høy. Å bruke olje med riktig viskositet eller øke diameteren på sugelinjen for å redusere trykkfall i linjen vil hjelpe til å forbedre kavitasjonen. For et korrekt utformet eksisterende system: hvis pumpen kaver, kan det skyldes at sugelinjen er blokkert av søppel, papir eller små dyr – eller at inntaksfiltret er for skittent uten bypass, eller at bypassen ikke åpner nok.
For hydrauliske pumper betyr «fylling» å fylle pumpeanordningen med væske. En ufylt pumpe inneholder luft eller «luftlåser». Før pumpevirkningen starter, må denne luften fjernes fra sugelinjen og pumpekammeret. Hvis dette trinnet utelates, kan en hydraulisk pumpe som startes uten fylling forårsake permanent skade innen få minutter på grunn av mangel på smøring.
En pumpe hvis utgang er koblet direkte til reservoaret gjennom en rettningsventil kan vanligvis lett frigjøre restgass inn i reservoaret ved oppstart. Hvis pumpen må frigjøre lufta inni seg gjennom trykkavlastningsventilen, kan denne operasjonen ikke være mulig — fordi en typisk industriell hydraulikkpumpe er en svært dårlig luftkompressor.
For å frigjøre restluft fra en uprimert pumpe, løsner du rørforbindelsen ved pumpens utgang, roterer pumpen sakte inntil olje spruter ut av forbindelsen, noe som indikerer at pumpen er primert, og strammer deretter til forbindelsen. Restluft kan også frigjøres ved å laste av trykkavlastningsventilen.
Hydraulikkpumper trenger vanligvis bare å primers ved oppstart av et nytt system eller når vedlikehold på sugesiden er utført på et eksisterende system.
Følgende begreper og formler brukes ved arbeid med pumpens innsugsforhold:
Tilstanden der pumpeinngangen ligger under væskenivået i reservoaret. Ved overfylt sug gir væskehøyden (tyngdekraften) ekstra energi for å presse væske inn i pumpen.
Trykket ved bunnen av en væskesøyle. Når pumpeinngangen ligger under væskenivået, gir væskehøydetrykket en ekstra energikilde til pumpen. Formler for væskehøydetrykk:
Væskehøydetrykk (tommer Hg) = Høyde (tommer) × 0,036 × Spesifikk tyngde ÷ 0,491
Væskehøydetrykk (mm Hg) = Høyde (mm) × 0,0288 × Spesifikk tyngde
Den tilsvarende væskesøylens høyde uttrykt i lengdeenhet, under et gitt referansepunkt. Formel for sugetrykk (i tommer Hg):
Sugetrykk (tommer Hg) = Høyde (tommer) × 0,036 × Spesifikk tyngde ÷ 0,491
Sugetrykk (mm Hg) = Høyde (mm) × 0,0288 × Spesifikk tyngde
Den handlingen en hydraulisk pumpe utfører for å skape en trykkforskjell mellom seg selv og atmosfæren.
Absolutt trykk av væsken ved pumpeinngangen.
Velkommen til HOVOO, et kinesisk seglfabrikk. Produksjon av PU, gummisegler og PTFE-segler. Seglene omfatter O-ring, pistonsegler, stangsegler, Gray ring og gasssegl.
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
