Szabályozható szivattyúk

A szabályozás azt jelenti, hogy a szállítási áram és a szállítási mennyiség változtatható. A szabályozás legegyszerűbb formája pl. egy állítható fojtás beépítése a bolygótárcsásszivattyú szívóoldalára. Ennek segítségével a dugattyú lökettere fokozat nélkül változtatható anélkül, hogy a statikus nyomás a hidraulikaolaj gőznyomása alá csökkenne.

Mivel ez a szabályozási megoldás nem kielégítő, az állítható ferdetárcsás szivattyútípust fejlesztették ki.

2.4.1. Állítható ferdetárcsás szivattyú

Ennél a szivattyútípusnál a hengertömböt a hajtótengelyre szerelték és ezzel együtt forog.

A dugattyúfejek a csúszópapuccsal a tartógyűrűn keresztül a ferdetárcsára vannak erősítve. A bolygótárcsával ellentétben a ferdetárcsa nem forog.

Az állítható ferdetárcsa a következő feladatokat látja el:

• a hajtótengely forgó mozgását a dugattyúk egyenes vonalú mozgásává alakítja át,

• szabályozza a szálított folyadékáramot,

• megváltoztatja a szállítási irányt.

9.30. ábra. Az állítható ferdetárcsás szivattyú

A szívó- és nyomólöket vezérlése, nem szelepeken keresztül történik. A vezérlést lapos tolattyú végzi, ami úgy működik, hogy a sík szivattyútest a lapos homlokfelületével a vezérlőtolattyú sík homlokfelületén csúszik. A vezérlőtárcsában levő két vese alakú kivágás köti össze a szívólöket alatt a dugattyút a szívóoldallal, nyomólöketnél a nyomóoldallal. Ez biztosítja, hogy egyidejüleg a nyomólöket alatt hidraulikaolajat nyomunk a nyomóvezetékbe, és a szemben levő dugattyú a szívólöket alatt szív. A szivattyútestet, terheléskor a saját maga álltal előállított statikus nyomás nyomja a vezérlőtárcsának. Nyomás nélküli üzemben, a szükséges rányomást nyomórugó hozza létre. Az állítható ferdetárcsás szivattyúnál a ferdetárcsa állva marad. A szivattyútest mozog és így jön létre a dugattyúlöket. A ferdetárcsa billentésével, a szállítási térfogat fokozat nélkül változtatható. A ferdetárcsának a két szélső helyzete közötti állításával az áramlási irány megfordítható. A szívó- és a nyomószelep feladatát, a vezérlőtolattyú és a vezérlőtárcsa látja el.

2.4.2. Ferdetengelyes szivattyúk

A szakmai nyelvben így nevezik azokat a szivattyúkat, amelyeknél a dugattyúk nem egy vonalban mozognak.

Működési módjára az a jellemző, hogy míg az elöbbiekben leírt szivattyútípusnál a szabályozásra és a vezérlésre a ferdetárcsát billentettük, ennél az egész hengerdobot billentjük. Az egyes hengerek a hengerdob körülfordulási tengelyével párhuzamosan helyezkednek el. Az egy körülfordulásra jutó dugattyúlöketet és a szállítási áramot a dugattyú vezetősíkjának a hengerdob körülfordulási tengelyéhez képest történö billentésével állítjuk.

Nullahelyzet: ha a hengerdob tengelye a hajtótengely meghosszabításába esik, akkor a dugattyúk a hengerdobbal forognak együtt anélkül, hogy dugattyúlöketet végeznének. Ez a nullahelyzet. A szállítási helyzet úgy hozható létre, hogy a hengerdob kibillentésével a hajtótengely és a kibillentett dob körülfordulási tengelye szöget zár be. A hengerdob körülfordulásakor, a dugattyúk löketmozgást végeznek. A beállítási szög változtatásával a szállított folyadékáram fokozat nélkül változtatható. A hajtótengely középső csapjára ható rugó a ferdetárcsás szivattyúhoz hasonlóan, a hengertestet a homlokoldali vezérlő felületével a szilárdan álló vezérlőtárcsához nyomja. A hengerfuratokat a vezérlőtárcsában levő két vese alakú kimarás vezérli.

9.31. ábra. A Linde cég ferdetengelyes szivattyúja

2.4.3. Dugattyús szivattyúk radiális dugattyúkkal

A hengerek és a dugattyúk a hajtó- vagy szivattyútengely körül egy síkban radiálisan, csillag alakzatban vannak elrendezve. A hajtást körhagyó (excenter) végzi.

Szíváskor, a dugattyút egy rugó középre nyomja. Ennek a dugattyúnak, a hengerében térfogatnövekedés alakul ki. Egy kis töltőszivattyún keresztül az olaj a hozzáfolyó-vezetéken és a belépőszelepen keresztül addig áramlik, amíg a nyomáskülönbség meg nem szűnik. A rugóval terhelt belépőszelep lezár.

9.32. ábra. Radiális dugattyúkkal és löketszabályozóval kialakított dugattyús szivattyú metszete

A nyomólöket, akkor jön létre, amikor a forgó excenter a dugattyút kifelé nyomja. Nyomás alakúl ki, s ez a nyomószelepet felnyomja. Az olaj nyomás hatására addig áramlik a szivattyú nyomóterébe, amíg a dugattyú löketének a végére nem ér. A kilépőszelepet a rugóerő ismét lezárja. A szállítási áramot a löketszabályozóval állítjuk be. Ez egyúttal példa a szervobeállító berendezésre, azaz a szivattyú által előállított nyomást, használjuk annak szabályozására. A nyomáshatároló szelep a legnagyobb nyomás elérésekor az olajat a forgattyúházba engedi.

A zárt forgattyúház kilépőszelepe mellett a forgattyúházban kialakúlónyomás olyan nagy lesz, hogy ez a dugyttyúkat a rugóerővel szemben a forgó körhagyótól távoltartja. Ekkor a szivattyúnak nincs lökete, a szállítás megszűnik.

Ha fogyasztót kapcsolunk be, akkor csökken a forgattyúház kilépőszelepére ható nyomás. A forgattyúház kilépőszelepe nyit, és az olaj a forgattyúházból a befolyócsatornába folyik.a dugattyúkat a rugó a körhagyóra nyomja. A forgattyúházban a nyomás most kisebb, mint a dugattyúrugók nyomóereje. Hűtés és kenés céljából a forgyttyúház a légterítő furatokon keresztűl mindig kapcsolatban van a belépőtérrel. Ennek az a hatása, hogy egy kis olajmennyiséget mindig keringtetünk.

3. 9.3. Az „arányos” hidraulika elemei

Az arányos szelepek azok a hidraulikus út-, nyomás-, áramirányítók, amelyeket arányos (proporcionális) mágnessel működtetünk, ami a működtető villamos alapjelet azzal arányos kimenetté alakítja át. A szabályozási folyamatot az alábbi ábra szemlélteti.

9.33. ábra.

A proporcionális hidraulikus rendszereknél a szabályozás műveletei az alábbiakban valósíthatók meg:

• útválók által:

• irányszabályozásra

• mennyiségszabályozásra

• nyomásszabályzók által:

• nyomáshatárolásra

• nyomáscsökkentésre

• áramszabályzók által:

• térfogatáram állandósításra

• fojtásos pozíciószabályozásra

A fenti beavatkozó elemek működtetéséhez a szabályozásnak megfelelő arányos bemeneti jelekre van szükség.

Költség tekintetében a proporcionális technika lényegesen drágább, mint az egyszerű hidraulikus elemek alkalmazása, de manapság egyre nagyobb szerepet tölt be a hidraulikus vezérlésben, mivel a rendszer egyszerűbb, gyorsabb és pontosabb mozgatás érhető el. A további elterjedését üzembiztosan működő, egyszerű, elektronika teszi lehetővé, ami illeszkedik a szelep tulajdonságaihoz, ezt az elektronikát az erősítő kártya tartalmazza.

Az erre a célra alkalmazott elektronika az alábbiakból áll:

• feszültség stabilizátor, amelynek feladata a működtető feszültség állandó értéken tartása

• időzítő-jelképző, működése a bemeneti és a kimeneti jel késleltetésére épül

• egységugrás jelképező

• alapjel potenciométer

• alapjel kiválasztó relék

• impulzus modulált végfokozat erősítő.

Ezeket a feladatokat a hidraulika rendszerekben összeépített hidraulikus elemek valósítják meg, amelyek jellemzőit a következőkben ismertetjük:

Az arányos szelepekkel vezérelt hidraulika rendszerek jellemzői:

• Elektromos feszültség (tipikusan –10 V és +10 V között) hat az elektromos erősítőre

• Az erősítő a feszültséget árammá alakítja

• Az áram hat az arányos mágnesre

• Az arányos mágnes működteti a szelepet

• A szelep vezérli a hidraulikus körfolyam áramát

• A végrehajtó aktuátor az energiát mozgási energiává alakítja

Fokozat mentesen állítható az elektromos feszültség. Így a „hajtómű” sebessége és az erő (fordulatszám és forgatónyomaték) fokozatmentesen állítható.

9.34. ábra. Jeláramlás az arányos hidraulikában