انواع مدار پمپ هیدرولیک و محرکهای پمپ
مدار پمپ هیدرولیک جابه جایی ثابت منفرد:
انواع مدار پمپ هیدرولیک اکثر مدارهای ساده هیدرولیکی شامل پمپ جابجایی ثابت منفرد است که به وسیله موتور الکتریکی و با سرعت ثابت رانده می شود این مدار جریان تقریبا ثابتی تولید می کند و فشار پاورپک به وسیله شیر فشارشكن محدود می شود. اگر جریان خروجی پمپ از میزان تقاضای قطعه مصرف کننده بیشتر شود، اضافه جریان در حداکثر فشار توسط شیر فشارشکن به مخزن تخلیه می شود که به تولید گرما و افزایش دمای سیال منجر می شود. افزایش بیش از حد تولید گرما به داغ شدن سیال و زوال آن می انجامد.
بهترین کاربرد در مواردی است که:
- همیشه حداکثر دبی پمپ مورد نیاز باشد.
- در صورت نیاز، بتوان خروجی پمپ را به مخزن تخلیه کرد.
- افت توان ناشی از عملکرد شیر فشارشکن کم باشد و انرژی گرمایی تولید شده به راحتی دفع شود.
- در صورت لزوم امکان قطع مدار الکتریکی موتور محرک پمپ به طور سریع و غیرارتعاشی، وجود داشته باشد؛ به عبارت دیگر قطع یکباره برق الکتروموتور، آسیبی به سیستم هیدرولیک وارد نکند.
مدار پمپ هیدرولیک ساده ای که در آن یک سیلندر دوکاره به وسيله ی شیر کنترل جهت چهارراه سه وضعیتی، با فرمان دستی همراه با فنر بازگرداننده به وضعیت مرکزی، کنترل می شود. میزان جابه جایی سیلندر عمل کننده متأثر از حرکت اهرم دستی است. وقتی اهرم رها می شود، فنر مرکزی شیر ، خروجی پمپ را از طریق مسیری راحت و باز، به مخزن هدایت میکند. از آنجا که مقاومت در برابر جریان کم است، گرمای کمی تولید می شود.
مدار پمپ هیدرولیک جابه جایی ثابت منفرد با آکومولاتور:
همان طور که می دانید آکومولاتور هیدرولیک وسیله ای است که در مدار پمپ هیدرولیک برای ذخیره کردن انرژی به صورت سیال تحت فشار به کار می رود. وظیفه آن تولید دبی بالا در یک دوره زمانی کوتاه است. متداولترین نوع آکومولاتور از یک کپسول فولادی آهنگری شده و یک کیس؛ گاز نیتروژن تحت فشار یا هر گاز تراکم پذیر دیگری که درون مخزن تحت فشار قرار گرفته است، تشکیل می شود.
پمپ سیال را به درون آکومولاتور می راند و کیسه نیتروژن فشرده می شود. با کاهش فشار در ورودی آکومولاتور ، کیسه نیتروژن منبسط و سیال پر فشار به مدار هیدرولیک تزریق می شود.
جریان پمپ ، آکومولاتور را شارژ می کند. فرض میکنیم شیر هیدرولیک مورد استفاده، شیر دوراهه دو وضعیتی است که در حالت عادی سولونوئید در وضعیت بسته است و توسط نیروی فنر به حالت باز، برگردانده می شود. هنگامی که فشار یونیت در مدار پمپ هیدرولیک به حد از پیش محاسبه شده رسید، سوئیچ فشار عمل می کند و مدار الکتریکی شیر سولونوئید را قطع می کند که باعث بازگشت شیر به وضعیت بی باری و هدایت جریان پمپ به مخزن می شود. بنابراین سیال در بالادست مدار توسط شیر یکطرفه ، تحت فشار زیاد قرار می گیرد و حبس می شود.
مدار کنترل الکتریکی به مدار Fail safe معروف است. در این نوع مدار جریان پمپ هنگامی که شیر سولونوئید فعال نیست یعنی مدار الکتریکی آن قطع است، به حالت تعلیق در می آید یعنی به مخزن تخلیه می شود. این مدار در حالت واقعی خیلی پیچیده تر است.
در عمل، استفاده از شیر فشارشکن برای کمک به عملکرد مطمئن و ایمن آکومولاتور و جلوگیری از آسیب رسیدن به آن که در واقع مخزن تحت فشار است و با خطر انفجار ناشی از انرژی پتانسیل همراه است، توصیه می شود از بلوک شیر اطمینان استفاده گردد. در بعضی کشورها استفاده از بلوک شیر اطمینان به همراه انباره از نظر قانون، اجباری است.
کاربرد آکومولاتور برای سیستم های هیدرولیکی (مدار پمپ هیدرولیک) که در آنها عمل کننده ها برای بخش قابل ملاحظه ای از سیکل کاری مدار ، به حالت استراحت مانده است، به ویژه جایی که باید فشار در پشت عمل کننده حفظ شود (یعنی فشار افت نکند)، لازم و مفید است.
مدار هیدرولیک چند پمپی:
هنگامی که یونیت هیدرولیک به نرخ مجزایی از جریان هیدرولیک و فشار هیدرولیک نیاز دارد، بهترین راه حل ، ممکن است استفاده از ترکیب دو یا چند پمپ هیدرولیک باشد که هر کدام برحسب نیاز سیستم به طور مجزا خاموش و روشن می شوند.
طرح استاندارد و پرکاربرد مدار پمپ هیدرولیک از نوع دو پمپی شده است ، به طوری که خروجی هر یک از پمپ های به طور خودکار و براساس نیاز و تقاضای فشاری سیستم به مدار تزریق و یا از مدار خارج می شود. پمپ هیدرولیک A در مقابل شیر فشارشکن C که حداکثر فشار یونیت را تنظیم می کند، کار می کند. معمولا دبی پمپ B بالاتر از پمپ A انتخاب می شود و با ایجاد مقاومت کمی در مقابل جریان به واسطه افزایش فشار سیستم از حد تنظیم شده در شیر بی بارکننده D، تمام جریان پمپ به مخزن تخلیه می شود.
مادامی که نیاز فشاری سیستم زیر حد فشار تنظیم شده شیر بی بار کننده D باشد، هر دو پمپ ، سیستم هیدرولیک را تغذیه میکنند. شیر یکطرفه E از ورود جریان پمپ هیدرولیک A به مدار پمپ هیدرولیک B و تخلیه جریان از شير D جلوگیری میکند.
در مدارهای دو پمپی Hi – Lo ، پمپ هیدرولیک دارای دو مرحله عملکردی است. یکی مرحله دبی بالا با فشار پایین برای کورس های سریع با نیروی کم، و دیگری مرحله فشار بالا با دبی پایین برای کورس های آرام با نیروی زیاد است.
این مدار پمپ هیدرولیک به همان خوبی که برای دو پمپ با جابه جایی یکسان کار میکند، برای دو پمپ که یکی فشار بالا و دبی پایین و دیگری فشار پایین و دبی بالاست، نیز کار می کند.
در هر حال این مسأله ضروری است که باید فشارهای کاری به قدر کافی متفاوت باشد تا شیر بی بارکننده درست و دقیق عمل کند.
یکی از کاربردهای مدار پمپ هیدرولیک بصورت دو یا چند پمپی در پرس های هیدرولیک با طول کورس زیاد است. در این نوع مدار ، از جریان هر دو پمپ فشار پایین دبی بالا و دبی پایین فشار بالا، برای کورس سریع قرارگیری ابزار پرس (سمبه) بر روی قطعه کار و قالب (ماتریس)، استفاده می شود. در نقطه تماس، مقاومت باری به طور ناگهانی افزایش و در نتیجه فشار کاری سیستم نیز افزایش می یابد.
با افزایش فشار سیستم ، شیر هیدرولیک بی بارکننده عمل می کند و جریان پمپ ، دبی بالا را به حالت تعلیق در می آورد و به مخزن تخلیه می کند. بنابراین جریان پمپ دبی پایین فشار بالا، کورس را در سرعت کمتری کامل می کند و عمل پرس در فشاری حداکثر تا فشار تنظیم شده برای شیر فشار شکن انجام می شود. سپس مجددا از جریان هر دو پمپ برای باز کردن قالب پرس در سرعت بالا و فشار پایین، استفاده می شود.
این مدار در مقایسه با سیستم های شامل آکومولاتور ، فشار ثابت تری را فراهم می کند و در مقایسه با پمپ هیدرولیک جابه جایی ثابت منفرد ، به طور قابل ملاحظه ای توان کمتری مصرف می کند. با انتخاب صحیح دبی پمپ های هیدرولیک و فشارهای کاری برای هر دو مرحله “فشار پایین” و “فشار بالا” می توان از توان یکسان سیستم استفاده کرد.
مدار پمپ های دبی متغیر:
پمپ های هیدرولیک دبی متغیر را در بخش های قبل معرفی کردیم. بدیهی است که این پمپ ها در مدار پمپ هیدرولیک، پیچیده تر و گران تر از پمپ های جابه جایی ثابت هستند ولی کاربرد آنها آسانتر است و بازده و کارایی مدار و سیستم افزایش می یابد.
با استفاده از روش کنترل تطبیقی میتوان جریان و فشار پمپ را با تقاضای سیلندر یا هیدروموتور همساز و منطبق کرد. این مبحث بسیار گسترده و پیچیده به کنترل اتوماتیک مربوط می شود.
محرک های پمپ هیدرولیک:
پمپ های هیدرولیک توسط موتورهای الکتریکی، موتورهای احتراق داخلی مانند موتور دیزل، موتورهای نیوماتیکی و یا حتی موتورهای هیدرولیکی رانده می شوند.
در سرعت های پایین، گشتاور محرک حاصل از موتورهای الکتریکی و موتورهای دیزل بسیار کم است. توصیه می شود که در هنگام شروع به کار پمپ در یک مدار پمپ هیدرولیک ، آن را بی بار کنید. این کار را می توان با تخلیه با Vent کردن شیر فشار شکن انجام داد.
شیر سولونوئیدی Vent به یک اتصال مثلثی کمکی، روی استارت ستاره مثلث موتور الکتریکی متصل شده است. هنگامی که از موتور دیزل استفاده می شود بهتر است از شیر بی بارکننده مجزا استفاده کرد و یا اینکه شیر فشار شکن را Vent کرد.
روش دیگر برای کاهش توان مصرفی لازم در حین شروع به کار پمپ در برابر مدار مسدود، استفاده از شیر تنفس Start – up یا Air bleed است. این امر نه تنها باعث آسان شدن عمل پیش تحریک پمپ هیدرولیک و تخلیه هوا از سیستم می شود، بلکه به پمپ اجازه می دهد که با فشار کم، شتاب بگیرد و تند کار کند و همچنین خروجی پمپ بدون مانع و قبل از بالا رفتن فشار در مدار هیدرولیک، به مخزن تخلیه شود. مسیر آزاد عبور جریان از پمپ به مخزن از طریق شیر ، با افزایش فشار ناشی از نیروهای جریان در شیلنگ یا لوله هیدرولیک ، به آرامی و به تدریج بسته می شود.
وقتی از موتور نیوماتیک برای راندن پمپ هیدرولیک استفاده می شود نیازی به بیبار کردن پمپ نیست، زیرا موتور نیوماتیک دارای گشتاور شروع نسبتا بالایی است. علاوه بر این، موتور نیوماتیک در حالتی که گشتاور بار بسیار بزرگ باشد، سریعا از حرکت باز میایستد. بنابراین با تنظیم مناسب فشار هوای منبع تغذیه موتور، هنگامی که فشار به حد از پیش تعیین شده می رسد، پمپ هیدرولیک باز می ایستد. شیر فشارشکن باید تقریبا ۱۵٪ بالای فشار باد باز ایست موتور نیوماتیک، تنظیم شود.
به دلیل استقامت توانی کم موتورهای نیوماتیکی، از آنها فقط در کاربردهای قدرت پایین استفاده می شود. کاربرد عمده موتورهای نیوماتیک در پمپ هایی است که آب را در فشار پایین و با دبی بالا پمپ میکنند و نهایتا در پمپ هایی است که حداکثر تا فشار bar۷۰۰ و در دبیهای بسیار پایین کار میکنند.
مزیت عمده پمپ با موتور محرک نیوماتیک این است که فشار هوا را می توان برای تنظیم فشار هیدرولیکی که در آن پمپ بازایست می کند، تنظیم و تعدیل کرد. در واقع هنگامی که موتور نیوماتیک بازایست می کند، سیستم بدون افت انرژی و تولید گرما در سیال، فشار را برای دوره زمانی بلندی در مدار حفظ می کند.
شیر برقی Duplomatic | پرشر سوئیچ دوپلوماتیک | فیلتر المنت | فشارشکن دوپلوماتیک | شیر پروپرشنال Duplomatic | کارت پروپرشنال Duplomatic