33-99No. Mufu E Rd. Gulou District, Nanjing, Kina [email protected] | [email protected]
33-99No. Mufu E Rd. Gulou District, Nanjing, Kina [email protected] | [email protected]
I industriella hydrauliska system är pumpen vanligtvis monterad ovanpå reservoaren som innehåller systemets vätska. Sugsledningen (även kallad intagsledningen) ansluter pumpens intag till oljan i reservoaren.
Flödet av vätska från reservoaren till pumpen kan ses som ett separat hydrauliskt system. I detta delsystem skapar undertrycket (under atmosfärstrycket) som pumpen genererar motstånd mot flödet, och den energi som driver vätskan kommer från atmosfärstrycket. Atmosfären, som verkar på oljeytan i reservoaren, fungerar som en ackumulator.
Figur 5-1 Standardpumpinstallation — pumpen ovanpå, sugsledningen under oljenivån. Atmosfärstrycket som verkar på oljeytan är det som pressar oljan upp i pumpen.
Vi tänker vanligtvis på luft som om den inte hade någon vikt, men atmosfären av luft som omger jorden har faktiskt tryck. Torricelli, uppfinnaren av barometern, visade att lufttrycket kan mätas med en kvicksilverkolumn. Genom att vända en kvicksilverfylld rör upp och ned i en kvicksilverskål fann han att kvicksilverkolumnen, som lufttrycket kan bära vid havsnivå, står på 29,92 tum (760 mm). Så under standardförhållanden motsvarar lufttrycket vid havsnivå (eller är ekvivalent med) en kvicksilverkolumn på 29,92 tum (760 mm). Förstås kommer alla platser ovanför havsnivån att ha ett lägre lufttryck.
Hydrauliskt tryck uttrycks vanligtvis i psi eller bar, men atmosfärstryck mäts vanligtvis i in.Hg (tum kvicksilver) eller mmHg. Vid 68 °F (20 °C) och 36 % relativ fuktighet motsvarar atmosfärstrycket vid havsnivå 29,92 in.Hg eller 760 mmHg, vilket är ekvivalent med 14,7 psia eller 1,01 bar. Det är viktigt att notera att bar inte används för att definiera atmosfärstryck; istället är standardatmosfärstrycket 101 000 N/m².
Vid omvandling mellan in.Hg och psi bör man notera att 1 psia = 2,04 in.Hg och att 1 bar ≈ 752 mmHg. Så ungefärligen: 1 psia ≈ 2 in.Hg, eller 1 bar ≈ 750 mmHg.
Både absolut tryck och manometriskt tryck kan användas för att mäta tryck i ett hydrauliskt system.
Absolut tryck mäts från nolltryckspunkten – den punkt där trycket helt saknas. Enheten kan vara psi (bar) eller in.Hg (mmHg). Absolut tryck betecknas genom att man lägger till suffixet "a": psia (absolut psi), bara.
Manometriskt tryck mäts från referenspunkten för atmosfärstrycket. Enheten är psi (bar). Absoluttryck är lika med manometriskt tryck plus standardatmosfärstrycket. Exempel: om ett system visar 100 psig (6,9 bar överttryck) och standardatmosfärstrycket är 14,7 psia (1 bar), så är absoluttrycket 114,7 psia (7,9 bar absolut). För att skilja mellan de två skrivs manometriskt tryck som psig och absoluttryck som psia.
När pumpen inte är i drift befinner sig insidan av systemet i jämvikt – tryckskillnaden mellan pumpen och atmosfären är noll, vilket innebär att det inte finns någon strömning. För att pumpen ska kunna försörja sin roterande del med olja skapar den vid drift ett tryck lägre än atmosfärstrycket – systemet blir obalanserat – och strömningen börjar.
Trycket som atmosfärstrycket utövar på vätskan har två funktioner:
De flesta atmosfärstryck används för att accelerera vätskan in i pumpen, men den första uppgiften måste utföras först: att tillföra vätska till pumpens intag. Om för mycket atmosfärstryck förbrukas i detta skede återstår inte tillräckligt med tryck för att accelerera vätskan in i den roterande monteringen. Detta orsakar att pumpen får brist på vätska (”starvation”), och det som kallas kavitation uppstår.
Kavitation är bildning och kollaps av ångkavitet i en vätska. Den skadar pumpen på två sätt:
På pumpens insugssida bildas ångkavitet i hela vätskan. Detta minskar smörjningseffekten och accelererar slitage. När dessa kaviteter når den högtryckszonen vid pumpens utlopp komprimeras kaviteternas väggar och kollapsar våldsamt, vilket frigör enorm energi som "slår bort" metallytan – precis som en skulptör som använder hammare och mejsel på sten. Om kavitation får fortsätta förkortas pumpens livslängd, och kavitationsrester kan transporteras till andra delar av systemet och skada andra komponenter.
Figur 5-5 Kavitationskada på pumpens husborrning. Den mikroskopiska pittingmönstret orsakas av upprepad implosion av ångkaviteter vid metallytan.
Det mest uppenbara tecknet på kavitation är ljud — när hålrum kollapsar genererar de vibration med hög amplitud som sprider sig genom hela systemet, och den hydrauliska pumpen producerar ett genomträngande, skarp ljud. När kavitation uppstår minskar flödet eftersom pumpkamrarna inte är helt fyllda med vätska, och systemtrycket blir instabilt.
Kavitation bildas i en vätska eftersom vätskan kokar — men denna kokning orsakas inte av värme. Den orsakas istället av att vätskan når ett tillräckligt lågt absolut tryck.
Alla molekyler i en vätska är i ständig rörelse, men inte alla med samma hastighet. Snabbt rörliga molekyler nära ytan försöker undkomma till utrymmet ovanför, trots den attraktiva kraften från omgivande molekyler. Den kraft som snabbt rörliga molekyler måste övervinna för att undkomma till atmosfären är vätskans ångtryck.
Om vätskebehållaren är förseglad tränger snabbt rörliga molekyler in i utrymmet ovanför vätskan. När detta utrymmet når mättnad med ånga kolliderar molekylerna och återvänder till vätskan. Molekyler som lämnar vätskan kallas för avdunstning; molekyler som återvänder kallas för kondensation. När avdunstnings- och kondensationshastigheterna är lika uppnås jämvikt, och det tryck som ångan genererar är vätskans ångtryck. Ångtryck anges vanligtvis i absoluta tryckenheter, tum kvicksilver (in.Hg).
Ångtrycket påverkas av temperaturen. När temperaturen stiger får vätskemolekylerna mer energi och rör sig snabbare. Ångtrycket stiger. När ångtrycket blir lika med atmosfärstrycket kan vätskemolekylerna fritt tränga ut i atmosfären – detta kallas kokning. Vatten kokar vid havsnivå vid 212 °F (100 °C), eftersom ångtrycket för vatten vid denna temperatur är lika med atmosfärstrycket.
En vätska kan också fås att koka genom att trycket som verkar på den sänks. När det minskade trycket blir lika med vätskans ångtryck kan vätskemolekylerna fritt tränga in i utrymmet ovanför vätskan. Vatten vid 100 °F (37,2 °C) har ett ångtryck på 2 tum kvicksilver (0,068 bar). Om en behållare med vatten vid 100 °F ansluts till en vakuumppump och det absoluta trycket i behållaren sjunker till 2 tum kvicksilver (0,068 bar), börjar vattnet koka. Pumpar som hanterar vätskor upplever i allmänhet denna typ av kokning.
Hydraulikolja vid havsnivå innehåller ungefär 10 % upplöst luft. Denna luft finns upplöst i vätskan — den är osynlig och ökar inte märkbart vätskans volym. Förmågan hos hydraulikolja eller någon annan vätska att lösa upp luft minskar när trycket på vätskan minskar. Till exempel om en mugg med hydraulikolja under atmosfärstryck placeras i ett vakuum omvandlas den upplösta luften till bubblor och släpps ut från lösningen. Under kavitation släpps den upplösta luften ut från oljan och orsakar skador på hydraulikpumpen.
Inblandad luft är luft i vätskan i en oupplöstd form — som bubblor. Om en pump ibland suger in olja som innehåller inblandad luft har luftbubblorna effekter på pumpen som liknar kavitation. Eftersom detta dock inte är relaterat till vätskans ångtryck kallar vi det för pseudokavitation.
Om det finns läckor i sugledningen eller om pumpens axeltätning misslyckas, finns nästan alltid luftbubblor i systemet. Eftersom trycket på pumpens insida ofta är lägre än atmosfärstrycket kommer varje öppning där att orsaka att luft suges in i oljan och in i pumpen. Alla luftbubblor som inte kan avlägsnas i reservoaren kommer också att komma in i pumpen.
Kavitation är mycket skadlig både för pumpen och för systemet. Därför anger pumptillverkare gränsvärden för insidan för sina produkter. Tillverkare av industriella hydraulpumpar med positiv förskjutning anger i allmänhet att trycket vid pumpens insida måste vara lägre än atmosfärstrycket för att vätskan ska kunna injiceras i pumpens roterande delar. Detta tryckvärde anges dock vanligtvis inte i absoluta trykenheter – utan i termer av undertryck.
Ett vakuum är varje tryck som ligger under atmosfärstrycket. Vakuum är ett förvirrande begrepp eftersom dess utgångspunkt är densamma som för manometriskt tryck (atmosfärstrycket), men värdena räknas nedåt i enheterna tum kvicksilver (mmHg).
0 tum (0 mm) vakuum = atmosfärstryck eller noll manometriskt tryck. 29,92 tum Hg (760 mmHg) vakuum = fullständigt vakuum eller noll absolut tryck.
Som illustreras i diagrammet är en kvicksilverskål ansluten via ett glasrör till en behållare vid atmosfärstryck: eftersom trycket inuti behållaren motsvarar atmosfärstrycket som verkar på skålen stiger kvicksilvret inte i glasröret. Nollhöjden på kvicksilverspelaren indikerar att behållaren inte befinner sig i vakuum.
Om behållaren evakueras tills det inre trycket sjunker med 10 tum Hg (254 mmHg) kan atmosfärstrycket, som verkar på bäckens yta, stödja 10 tum (254 mm) kvicksilver — det uppmätta vakuumet är 10 tum Hg (254 mmHg). Om behållaren evakueras till fullständigt vakuum (noll absoluttryck) kan atmosfärstrycket stödja 29,92 tum (760 mm) kvicksilver — det uppmätta vakuumet är 29,92 tum Hg (760 mm).
0 tum (0 mm) kvicksilvervakuum = atmosfärstryck = noll manometriskt tryck. 29,92 tum Hg (760 mm) vakuum = fullständigt vakuum = noll absoluttryck.
Figur 5-9 Vakuummätning med kvicksilvermanometer. De tre tillstånden från topp till botten: atmosfäriskt tryck (0 vakuum), delvis vakuum (10 tum Hg) och fullständigt vakuum (29,92 tum Hg = 0 psia).
En vakuummanometer är kalibrerad från 0 till 30 tum kvicksilver (0–760 mmHg), där varje indelning motsvarar 1 tum kvicksilver. Vid havsnivå omvandlas en vakuummanometeravläsning till absolut tryck genom att subtrahera vakuumavläsningen (i tum kvicksilver) från 30 tum kvicksilver (760 mmHg). Till exempel motsvarar en vakuumavläsning på 7 tum kvicksilver (177 mmHg) ett absolut tryck på 23 tum kvicksilver (583 mmHg).
Pumpillverkare använder vakuumenheter för inloppskrav eftersom detta är kopplat till havsnivå – när pumpen används på högre höjd än havsnivån måste det lägre atmosfärstrycket på den aktuella höjden beaktas.
Exempel: Om en tillverkare anger att maximalt inloppsvakuum inte får överskrida 7 tum Hg (177 mmHg) innebär detta att tillverkaren kräver minst 23 tum Hg (583 mmHg) absolut tryck (eller atmosfäriskt tryck) vid pumpens inlopp för att accelerera vätskan in i den roterande anordningen. Om det absoluta trycket vid pumpens inlopp sjunker under 23 tum Hg (583 mmHg) kan pumpen skadas, även om detta beror på säkerhetsfaktorn som tillverkaren har specificerat för vakuumklassningen. Alla offentliggjorda specifikationer för pumpens inlopp förutsätter nominell varvtal och petroleumolja. Om pumpen drivs vid ett annat varvtal eller använder en annan vätska måste specifikationerna justeras.
Pumpens maximalt tillåtna undertryck beror på vilken vätska som pumpas. Tekniska krav för insidan beräknas baserat på petroleumoljans specifika vikt och ångtryck. Om brandhämmande hydraulvätskor används kommer förändringar i specifik vikt och ångtryck att påverka det maximalt tillåtna insugundertrycket.
Specifik vikt är förhållandet mellan vikten av en vätska och vikten av en annan vätska. Mer exakt är det förhållandet mellan vikten av en given volym vätska och vikten av samma volym vatten. Vid 60 °F (15,6 °C) väger 1 ft³ vatten 62,4 lbs (28,3 kg). Genom att dividera oljans vikt med vattnets vikt finner vi att oljan väger 90 % så mycket som vattnet, eller att viktförhållandet är 1 (vatten) till 0,90 (petroleumolja) — den specifika vikten (SG) för petroleumolja är därför 0,90.
Pumpens krav på insidan av inloppet beräknas för petroleumolja med specifik vikt 0,87–0,90. För fosfatesters brandhämmande vätska ökar specifik vikt med 30 %, till cirka 1,15. Specifik vikt för vattenbaserade hydraulvätskor varierar mellan 0,93 (HFB-emulsion) och 1,08 (vatten-glykol). För att accelerera dessa tyngre vätskor in i pumpen krävs högre tryck vid pumpens inlopp. Därför bör det maximalt tillåtna undertrycket minskas något.
Petroleumolja och fosfatesters brandhämmande vätskor har vid normala hydrauliska drifttemperaturer mycket lågt ångtryck, men vattenbaserade hydraulvätskor skiljer sig åt. Vattenbaserade vätskor innehåller en hög andel vatten. Ångtrycket för både HFB-emulsion och vatten-glykol kan uppgå till flera tum kvicksilver, medan petroleumolja och syntetiska vätskor har ångtryck på endast en bråkdel av en tum kvicksilver. Därför är vattenbaserade vätskor mer benägna att avdunsta och utveckla kavitation.
För att förhindra att vätskor baserade på vatten kaviterar kräver pumpillverkare tillräckligt högt tryck vid pumpens intag för att accelerera arbetsvätskan in i pumpen. Detta krav kan uppfyllas genom att minska det maximalt tillåtna undertrycket.
Figur 5-13 Jämförelse av ångtryck. Vätskor baserade på vatten har betydligt högre ångtryck än mineralolja vid samma temperatur, vilket gör dem mer benägna att kavitera om intagsundertrycket är för högt.
Underhållspersonal är mest sannolik att upptäcka att en pump utvecklar kavitation eller suger in luft tidigt, eftersom deras bekantskap med maskinen gör att de märker de första tecknen på ett fel.
Det mest uppenbara tecknet på kavitation eller luftintag i en hydraulpump är en genomträngande ljudton, men det finns subtila skillnader: en pump som kaviterar ger ett stadigt, genomträngande ljud – detta ljud kan orsakas av bubblor av liknande storlek som kollapsar. När pumpen suger in luft varierar ljudet kraftigt: när en liten mängd luft kommer in låter bruset som klickljud eller som ett lagerfel; om stora mängder luft kommer in uppstår ett konstigt hammarljud eller knastrande ljud.
Ett mer tillförlitligt sätt att skilja kavitation från luftintag är att använda en vakuummanometer för att bestämma det absoluta trycket vid pumpens intag. Dra bort vakuumavläsningen från atmosfärstrycket; om det absoluta trycket är för lågt kan kavitation ske.
För nya hydrauliska system: om pumpen kavitierar kan det bero på att sugledningen är dåligt utformad eller att oljans viskositet är för hög. Att använda olja med rätt viskositet eller öka sugledningens diameter för att minska tryckfallet i ledningen kommer att hjälpa till att förbättra kavitationen. För ett korrekt utformat befintligt system: om pumpen kavitierar kan det bero på att sugledningen är blockerad av smuts, papper eller små djur – eller att inloppsfiltert är för smutst täckt utan bypass, eller att bypassen inte öppnas tillräckligt.
För hydraulpumpar innebär "uppstart" att fylla pumpmekanismen med vätska. En icke-uppstartad pump innehåller luft eller "luftlås". Innan pumpverkan påbörjas måste denna luft rensas bort från sugledningen och pumpkammaren. Om detta steg hoppas över kan den hydrauliska pumpen orsaka permanent skada inom några minuter efter igångsättning utan uppstart, på grund av brist på smörjning.
En pump vars utlopp är anslutet direkt till reservoaren genom ett riktningssventil kan i allmänhet lätt avge resterande gas till reservoaren vid uppstart. Om pumpen måste avge den inre luften genom säkerhetsventilen är denna åtgärd möjligen inte möjlig – eftersom en typisk industriell hydraulpump är en mycket dålig luftkompressor.
För att avge resterande luft från en opåfylld pump lossnar man rörförbindelsen vid pumpens utlopp, roterar långsamt pumpen tills olja sprutar ut ur förbindelsen, vilket indikerar att pumpen är påfylld, och återtär sedan förbindelsen. Restluft kan också avges genom att lasta bort säkerhetsventilen.
Hydraulpumpar behöver vanligtvis endast påfyllas vid uppstart av ett nytt system eller när underhåll har utförts på sugsidan i ett befintligt system.
Följande begrepp och formler används vid arbete med pumpens sugförhållanden:
Tillståndet där pumpens intag ligger under vätskenivån i reservoaren. Vid översvämmat intag tillhandahåller vätskehöjden (tyngdkraften) ytterligare energi för att trycka in vätskan i pumpen.
Trycket vid botten av en vätskekolumn. När pumpens intag ligger under vätskenivån ger höjdtrycket en ytterligare energikälla för pumpen. Formler för höjdtryck:
Höjdtryck (in.Hg) = Höjd (tum) × 0,036 × Specifik vikt ÷ 0,491
Höjdtryck (mmHg) = Höjd (mm) × 0,0288 × Specifik vikt
Den ekvivalenta kolumnhöjden uttryckt i längdenheter, under en given referenspunkt. Formel för lyfttryck (i in.Hg):
Lyfttryck (in.Hg) = Höjd (tum) × 0,036 × Specifik vikt ÷ 0,491
Lyfttryck (mmHg) = Höjd (mm) × 0,0288 × Specifik vikt
Den åtgärd som en hydraulpump utför för att skapa en tryckskillnad mellan sig själv och atmosfären.
Den absoluta trycket för vätskan vid pumpens intag.
Välkommen till Hovoo, en kinesisk tätningsfabrik. Produktion av PU, gummi och PTFE tätningar. Tätningarna inkluderar O-ring, kolv tätning, stang tätning, grå ring och gas tätning.
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
