Čo je hydraulické čerpadlo s otočným tanierom?
Hydraulické čerpadlo s kývavou doskou je typ axiálneho piestového čerpadla, v ktorom sa súprava piestov vratne pohybuje vo vnútri rotujúceho bloku valcov, poháňaných kontaktom so šikmým kotúčom nazývaným kývavá doska. Na rozdiel od konštrukcií s ohnutou osou, kde samotný blok valca sedí pod uhlom k hnaciemu hriadeľu, čerpadlo otočnej dosky udržuje blok valca a hnací hriadeľ na rovnakej stredovej osi. Toto inline usporiadanie dodáva čerpadlu kompaktný obal, čo je jeden z dôvodov, prečo sa tak často objavuje v priestorovo obmedzených mobilných zariadeniach.
Pretože piesty jazdia skôr na jednej plochej doske než na naklonenom kryte, čerpadlá s výkyvnými doskami majú tendenciu bežať tichšie a generovať menej vibrácií ako ich náprotivky s ohnutou osou pri porovnateľných tlakoch. Výrobcovia ponúkajú a kompletný rad axiálnych piestových čerpadiel pokrývajúce konfigurácie s pevným aj variabilným výtlakom, takže zvolená špecifická konštrukcia zvyčajne závisí od požiadaviek na tlak, hluk a riadenie cieľového systému.
Ako výkyvná doska premieňa rotáciu na prúdenie
Princíp činnosti je mechanicky jednoduchý, aj keď sú komponenty presne opracované. Keď sa hnací hriadeľ otáča, otáča blok valca spolu s piestami, ktoré sú v ňom umiestnené. Každý piest je pripojený cez čeľusť k výkyvnej doske, a pretože táto doska sedí v pevnom alebo nastaviteľnom uhle vzhľadom na os otáčania, pätky sú nútené posúvať sa hore a dole po jej čele, keď sa blok otáča. Tento posuvný pohyb tlačí každý piest dovnútra a von z jeho otvoru, pričom striedavo nasáva tekutinu na jednej strane dosky a vytláča ju pod tlakom na druhej strane, mechanizmus je podrobne opísaný v technické referencie o konštrukcii axiálneho piestového čerpadla .
Stacionárna ventilová doska, umiestnená medzi rotujúcim blokom valca a skriňou čerpadla, zmeria tento cyklus tak, že každý vývrt valca vystaví saciemu otvoru počas nasávania a výtlačnému otvoru počas tlakového zdvihu. Rovnaká základná geometria funguje opačne pre hydraulické motory: stlačená kvapalina tlačená proti piestom núti zostavu výkyvnej dosky otáčať sa, čo je presne usporiadanie používané v piestový motor s premenlivým objemom postavený na rovnakom princípe výkyvnej dosky .
Kľúčové komponenty a aspekty dizajnu
Väčšinu práce v čerpadle s výkyvnou doskou vykonáva päť častí: blok valcov, piesty, čeľuste a prídržná doska, samotná výkyvná doska a doska ventilu. Tolerancie medzi piestami a ich otvormi sú udržiavané extrémne tesne, často v rozmedzí niekoľkých mikrónov, pretože akákoľvek nadmerná vôľa sa stáva priamou cestou úniku a stratou objemovej účinnosti.
Na výbere materiálu záleží rovnako ako na geometrii. Piesty a bloky valcov sú bežne vyrobené z kalenej ocele alebo potiahnuté zliatinami odolnými voči opotrebovaniu, takže vydržia nepretržitý klzný kontakt pri tlakoch do 28 MPa a viac. Nútené mazanie cez rozhranie piestu a čeľuste a čelnú plochu výkyvnej dosky udržuje trenie a teplo pod kontrolou, čo zase chráni tesnenia a predlžuje životnosť pri trvalom vysokotlakovej prevádzke.
- Blok valcov a piesty: prispôsobené tolerancie, aby sa minimalizovala vnútorná netesnosť
- Topánky a prídržná doska: udržiavajte stály kontakt s výkyvnou doskou počas celého zdvihu
- Ventilová doska: krát nasávanie a vypúšťanie bez krížového úniku
- Otočná doska: pevná alebo otočná, nastavuje dĺžku zdvihu piesta
Dizajn s pevným vs. variabilným posunom
V čerpadle s pevným objemom je výkyvná doska zablokovaná v nastavenom uhle, takže prietok je priamo úmerný rýchlosti hriadeľa a zostáva konštantný pre dané otáčky. Tento jednoduchší dizajn je odolný a nákladovo efektívny tam, kde systém potrebuje iba jeden prietok.
Čerpadlá s premenlivým objemom umožňujú otáčanie výkyvnej dosky, čím sa mení zdvih piesta a tým aj prietok dodávaný na otáčku bez zmeny rýchlosti hriadeľa. Metódy riadenia siahajú od jednoduchých tlakovo kompenzovaných ventilov (DR) po kombinované riadenie tlaku a prietoku (DFR), obmedzovanie konštantného výkonu (DFLR) a elektronické proporcionálne riadenie (EP) pre systémy, ktoré potrebujú programovateľnú odozvu. The Séria axiálnych piestových čerpadiel s premenlivým objemom s nastaviteľným ovládaním výkyvnej dosky ilustruje, ako je táto škála možností ovládania typicky zabalená, zahŕňajúca sériu výtlaku od 10 do 140 cm³ na otáčku na pokrytie ľahkých priemyselných zariadení až po ťažké mobilné stroje.
Kde sa tieto čerpadlá používajú
Čerpadlá s výkyvnými doskami sa objavia všade tam, kde systém potrebuje vysoký tlak v kompaktnom pôdoryse. V stavebných a zemných zariadeniach poháňajú výložník, rameno a pojazdové okruhy rýpadiel, nakladačov a žeriavov. Oceliarske, metalurgické a banské stroje sa spoliehajú na rovnaký dizajn pre trvalé vysokotlakové pracovné cykly, ktoré tieto odvetvia vyžadujú.
Okrem mobilných zariadení sú verzie s premenlivým objemom bežné v priemyselných lisoch a CNC obrábacích strojoch, kde sa presné riadenie toku premieta priamo do presnosti pohybu. Lodné a pobrežné hydraulické systémy spolu s pozemnými podpornými zariadeniami v civilnom letectve tiež uprednostňujú tieto čerpadlá pre ich tlakovú schopnosť a relatívne tichú prevádzku. Ropné a petrochemické stroje dopĺňajú zoznam náročných prostredí, kde je tento typ čerpadla štandardným vybavením, často ako súčasť širšieho kompletné riešenia hydraulického systému skôr ako samostatný komponent.
Výber a údržba doskového čerpadla pre vysokotlakovú prevádzku
Začnite výber s tlakovou obálkou: skontrolujte nominálny trvalý menovitý výkon aj špičkový tlak, ktorý môže čerpadlo krátko tolerovať, pretože tieto dve čísla sú zriedkavo rovnaké a samotné dimenzovanie na vrchole poddimenzuje čerpadlo pre nepretržitú prevádzku. Prispôsobte sériu výtlaku prietoku, ktorý okruh skutočne potrebuje, a potvrďte typ riadenia, pevný, tlakovo kompenzovaný alebo elektronicky úmerný, v porovnaní s tým, ako je riadený zvyšok systému.
Po inštalácii sú najväčšími hrozbami účinnosti kontaminácia, teplo a opotrebované tesnenia. Udržiavanie hydraulickej kvapaliny v čistote a v rámci jej viskozitného rozsahu chráni tesné vôle medzi piestom a vŕtaním, vďaka ktorým je čerpadlo v prvom rade efektívne, a pravidelná kontrola tesnení zachytí únik skôr, ako sa zmení na problém s tlakom alebo prietokom. Pre bližší pohľad na faktory údržby, ktoré ovplyvňujú dlhodobú produkciu, toto praktický návod na udržanie účinnosti vysokotlakového piestového čerpadla sa podrobnejšie zaoberá výberom materiálu, ladením zdvihu a tepelným manažmentom.
Často kladené otázky
Aký je rozdiel medzi čerpadlom s výkyvnou doskou a čerpadlom s ohnutou osou?
Čerpadlo s výkyvnými doskami udržuje blok valca a hnací hriadeľ zarovnané na rovnakej osi, pričom piesty poháňa šikmá doska. Čerpadlo so zalomenou osou nakláňa celý blok valca vzhľadom na hnací hriadeľ. Konštrukcie s ohnutou osou vo všeobecnosti zvládajú vyšší tlak a rýchlosť, zatiaľ čo čerpadlá s výkyvnými doskami ponúkajú kompaktnejšie balenie a zvyčajne bežia tichšie.
Môže čerpadlo s premenlivým objemom otočnej dosky bežať s nulovým objemom?
áno. Keď sa výkyvná doska otočí do takmer vertikálneho uhla vzhľadom na hnací hriadeľ, zdvih piestu klesne takmer na nulu a čerpadlo vydáva malý až žiadny prietok, aj keď sa hriadeľ stále otáča. To je počet systémov, pri ktorých je čerpadlo pri zaťažení nečinné bez vypnutia hnacieho motora.
Ako zistím, ktorý typ ovládania potrebujem?
Jednoduché aplikácie s konštantným prietokom zvyčajne potrebujú iba pevnú výkyvnú dosku alebo základné riadenie tlaku (DR). Systémy, ktoré musia udržiavať tlak, zatiaľ čo dopyt po prietoku sa mení, využívajú riadenie tlaku a prietoku (DFR) alebo obmedzovanie konštantného výkonu (DFLR) a aplikácie vyžadujúce programovateľný, diaľkovo nastaviteľný výstup by mali špecifikovať elektronické proporcionálne riadenie (EP).
