Υ ΡΑΥΛΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Υ ΡΑΥΛΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Μέσο χρήσης: λάδι υπό πίεση Το λάδι µας παρέχει µόνωση, προστασία από οξείδωση, στεγανότητα Ηείσοδος είναι µηχανική κίνησηκαι η έξοδος µεταβολή στην υδραυλική πίεση. Ηκίνηση εισόδου µπορεί να πραγµατοποιηθεί µε το χέρι, µε ηλεκτρικό κινητήρα ή µε υδραυλικές µεθόδους. Οιβαλβίδες ελέγχου ρυθµίζουν τη ροή του υγρού από το σηµείο παροχής που συνήθως είναι υψηλής πίεσης στον ενεργοποιητή. 1
2
Υ ΡΑΥΛΙΚΕΣ ΜΟΝΑ ΕΣ ΠΑΡΟΧΗΣ ΤΥΠΟΙ ΒΑΛΒΙ ΩΝ ΤΥΠΟΥ ΕΜΒΟΛΟΥ ΤΥΠΟΥ ΠΤΕΡΥΓΙΟΥ ΑΚΡΟΦΥΣΙΟΥ ΤΥΠΟΥ ΤΖΕΤ - ΑΚΡΟΦΥΣΙΟΥ PISTON TYPE FLAPPER-NOZZLE TYPE JET-PIPE TYPE Ηκίνηση του τµήµατος Β επιτρέπει τη ρύθµιση της ροής του υγρού. Αποτελείταιαπό δυο βαθµίδες Flapper-nozzle type Piston type ΒΑΛΒΙ ΕΣ ΥΟ ΒΑΘΜΙ ΩΝ Υ ΡΑΥΛΙΚΑ ΣΑΕ ΘΕΣΗΣ Υ ΡΑΥΛΙΚΑ ΣΑΕ ΤΑΧΥΤΗΤΑΣ Μετακίνησητου πτερυγίου δεξιά, η πίεση στο στόµιο Σ1 ελαττώνεται ενώ στο Σ2 αυξάνεται µε αποτέλεσµα το έµβολο της βαλβίδας Β2 να µετακινηθεί αριστερά. 3
Υ ΡΑΥΛΙΚΑ ΣΑΕ ΥΝΑΜΗΣ ΠΡΟΤΥΤΟΠΟΙΗΣΗ ΤΩΝ ΒΑΛΒΙ ΩΝ ΣΥΜΒΟΛΙΣΜΟΙ ΣΥΝ ΕΣΗΣ Βαλβίδες οδηγητικές (Way valves) Βαλβίδες αντεπιστροφής (Non return valves) Βαλβίδες ελέγχου πίεσης (Pressure control valves) Βαλβίδες ελέγχου ροής (Flow control valves) Βαλβίδες χειρισµών αποµόνωσης (Shut off valves) ΕΠΙΣΗΜΑΝΣΕΙΣ ΓΙΑ ΤΟ ΛΑ Ι ΤΕΤΡΑΓΩΝΑ ΣΥΝ ΕΣΗΣ ΤΕΤΡΑΓΩΝΑ ΣΥΝ ΕΣΗΣ ΤΕΤΡΑΓΩΝΑ ΣΥΝ ΕΣΗΣ ΣΥΜΒΟΛΙΣΜΟΙ ΒΑΛΒΙ ΩΝ ΕΝΕΡΓΟΠΟΙΗΣΗ ΑΠΟ ΤΟ ΧΡΗΣΤΗ ΕΝΕΡΓΟΠΟΙΗΣΗ ΒΑΛΒΙ ΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΕΝΕΡΓΟΠΟΙΗΣΗ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΕΝΕΡΓΟΠΟΙΗΣΗ 4
ΕΝΕΡΓΟΠΟΙΗΣΗ ΒΑΛΒΙ ΩΝ ΚΥΛΙΝ ΡΟΙ ΚΥΛΙΝ ΡΟΙ ΑΠΕΥΘΕΙΑ ΕΝΕΡΓΟΠΟΙΗΣΗ ΜΕ ΠΙΕΣΗ ΕΜΜΕΣΗ ΕΝΕΡΓΟΠΟΙΗΣΗ ΜΕ ΠΙΕΣΗ ΣΥΝ ΥΑΣΜΟΣ ΠΙΕΣΗ ΠΗΝΙΟΥ ΚΥΛΙΝ ΡΟΙ 5
ΜΕΤΑΤΡΟΠΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ Υ ΡΑΥΛΙΚΕΣ ΑΝΤΛΙΕΣ 6
ΒΑΛΒΙ ΕΣ ΑΝΤΕΠΙΣΤΡΟΦΗΣ ΒΑΛΒΙ ΕΣ ΕΛΕΓΧΟΥ ΠΙΕΣΗΣ ΒΑΛΒΙ ΕΣ ΕΛΕΓΧΟΥ ΡΟΗΣ ΒΑΛΒΙ ΕΣΕΛΕΓΧΟΥ ΕΛΕΓΧΟΥ ΡΟΗΣ ΠΑΡΑΛΛΗΛΑ ΜΕ ΒΑΛΒΙ Α ΣΤΡΑΓΓΑΛΙΣΜΟΥ ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΚΑΙ ΧΕΙΡΙΣΜΩΝ ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΚΑΙ ΧΕΙΡΙΣΜΩΝ ΕΝΕΡΓΟΠΟΙΗΣΕΙΣ ΜΗΧΑΝΙΣΜΩΝ ΣΥΝ ΥΑΣΜΟΣ ΕΝΕΡΓΟΠΟΙΗΣΕΩΝ Μηχανική ενεργοποίηση 7
Ηλεκτρική ενεργοποίηση ΟΡΓΑΝΑ ΡΥΘΜΙΣΗ ΠΙΕΣΗΣ Όργανοπροστασίας. Βαλβίδα ασφάλειας Ρυθµίζει τη πίεση που θα παρέχει η τροφοδοτική µονάδα στο δίκτυο. Όταν η πίεση υπερβεί ένα καθορισµένο όριο τότε επεµβαίνει η βαλβίδα ασφαλείας και οδηγεί το επιπλέον λάδι προς τη δεξαµενή και έτσι διατηρεί σταθερή την πίεση στην έξοδο και κατά συνέπεια στο δίκτυο. Αρχή λειτουργίας Ισορροπία του κλαπέτου Σε στατική κατάσταση F = p S F = τάση ελατηρίου P = πίεση τροφοδοσίας εκείνη τη στιγµή Η πίεση αυτή λέγεται πίεση ανοίγµατος του κλαπέτου S = επιφάνεια του κλαπέτου Σε κατάσταση ηρεµίας το κλαπέτο 1παραµένει στη θέση του και κρατιέται εκεί από την τάση F του ελατηρίου 2το οποίο ρυθµίζεται από τον κοχλία 3. Το ρευστό εισχωρεί µε πίεση pστο στόµιο Α. Εάν η πίεση του ρευστού αυξηθεί και υπερβεί τη δύναµη του ελατηρίου υπάρχει επικοινωνία µεταξύ των στοµίων Α και Β. Αν η πίεση µειωθεί τότε διακόπτεται η επικοινωνία µεταξύ Α και Β. Η ρύθµιση της βαλβίδας γίνεται µε τον κοχλία 3. Αναλογική Βαλβίδα ασφάλειας Ότανενεργοποιείται το solenoid C ασκείται η µέγιστη δύναµη πάνω στο κώνο G. Όταν η πίεση 1 υπερβεί τώρα τη δύναµη του ελατηρίου F η όποια δύναµη είναι επιπλέον ενισχυµένη από το έµβολο E του solenoid τότε υπάρχει επικοινωνία του 1 µε το 2. Όταν από ενεργοποιείται το solenoid C ασκείται η ελάχιστη δύναµη πάνω στο κώνο G. Όταν η πίεση 1 υπερβεί τώρα τη δύναµη του ελατηρίου F τότε υπάρχει επικοινωνία του 1 µε το 2. Στην περίπτωση αυτή η ελεγχόµενη πίεση είναι πολύ µικρή. Περιοριστής πίεσης Όργανο µε σκοπό τον περιορισµό της πίεσης, σε ένα υδραυλικό κύκλωµα, σε µια τιµή καθορισµένη και ρυθµιζόµενη Η τιµή πίεσης επιτυγχάνεται µε την µετατόπιση ενός κινητού εµβόλου το οποίο επιτρέπει την επιστροφή µέρους της παρεχόµενης πίεσης από την αντλία προς τη δεξαµενή. 8
ιαφοράβαλβίδας ασφαλείας και περιοριστή πίεσης Η λειτουργία τους είναι ίδια Η βαλβίδα ασφαλείας είναι απ ευθείας ενέργειας (µια επιστροφή) Ο περιοριστής πίεσης είναι έµµεσης ενέργειας (δύο επιστροφές Αρχή λειτουργίας Σε ηρεµία το έµβολο δεν επιτρέπει την επικοινωνία µεταξύ P και Β Αρχή λειτουργίας Σε λειτουργία Εάνη πίεση p 1είναι µεγαλύτερη από την πίεση που είναι ρυθµισµένο το κλαπέτο. Τοκλαπέτο ανοίγει δηµιουργώντας ροή διαφυγής τη δεξαµενή. Αρχή λειτουργίας Αρχή λειτουργίας Μειωτήρας πίεσης Όργανο το οποίο επιτυγχάνει µέσα σ ένα µέρος του υδραυλικού κυκλώµατος να διατηρεί µια σταθερή πίεση Ρ µικρότερη από την πίεση τροφοδοσίας Ρ και ανεξάρτητη από τις διακυµάνσεις παροχής του πρωτεύοντος κυκλώµατος. Παράλληλαλόγω πτώση πίεσης στο θάλαµο (3) έχουµε µετακίνηση του εµβόλου προς τα δεξιά µε αποτέλεσµα επικοινωνία µεταξύ Ρ και Β. Εάν τώρα η πίεση pi γίνει µικρότερη από την πίεση που είναι ρυθµισµένο το κλαπέτο τότε το κλαπέτο κλείνει. Παράλληλα τώρα λόγω αύξηση πίεσης στο θάλαµο (3) έχουµε µετακίνηση του εµβόλου προς τα αριστερά µε αποτέλεσµα την διακοπή επικοινωνίας µεταξύ Ρ και Β. Αρχή λειτουργίας Σεηρεµία υπάρχει επικοινωνία µεταξύ P και R µε σταθερή πίεση τροφοδοσίας Αρχή λειτουργίας Αρχή λειτουργίας Σε λειτουργία Εάνη πίεση p 1είναι µεγαλύτερη από την πίεση που είναι ρυθµισµένο το κλαπέτο. Τοκλαπέτο ανοίγει δηµιουργώντας ροή διαφυγής τη δεξαµενή. Παράλληλαλόγω πτώση πίεσης στο θάλαµο (3) έχουµε µετακίνηση του εµβόλου προς τα δεξιά Με αποτέλεσµα το στραγγαλισµό της παροχής στο P και άρα τη παροχή µικρότερης πίεσης στο R 9
Ρυθµιστής ροής Ρυθµιστής ροής ΡΥΘΜΙΣΗ ΡΟΗΣ Ρυθµιζόµενηροή από το 1 στο 2. Ρυθµιζόµενηροή από το 1 στο 3. Η επιπλέον ποσότητα που δεν µπορεί να περάσει από το 3 επιστρέφει στη δεξαµενή από το 2. Ρυθµιστής ιαχωριστής ροής Βαλβίδα αντεπιστροφής µε στραγγαλιστή Ρυθµιζόµενηροή από το 3 στο 2 και στο 4. Η πόρτα 1 δεν χρησιµοποιείται. Επιτρέπεταιη ροή ρευστού από το Β στο Α. ενεπιτρέπεται η ροή ρευστού από το Α στο Β πάρα µόνο αν ανοίξουµε τη στρόφιγγα. Στραγγαλιστής δύο κατευθύνσεων Επιτρέπεταιη ρύθµιση της ροής του ρευστού και κατά τις δύο κατευθύνσεις. Βαλβίδααντεπιστροφής αντεπιστροφής µε υδραυλικό ή πνευµατικό πιλότο Επιτρέπεταιη ροή ρευστού από το A στο Α. Βαλβίδεςαντεπιστροφής αντεπιστροφής µε πιλότο τύπου sandwich ενεπιτρέπεται η ροή ρευστού από το Α στο A. Παράµόνο αν έρθει υδραυλικό σήµα από το Β στο Β. Επιτρέπεταιη ροήτου ρευστού από το Α στο Α1 και από το Β στο Β1. Παράλληλα όταν υπάρχει ροή από Α στο Α1 το έµβολο 6 µετακινείται δεξιά και άρα µπορεί να υπάρχει ροή από το Β1 στο Β. 10
Ρυθµιστής αντισταθµισµένης ροής ιατηρείσταθερή τη ροή του ρευστού που τον διαρρέει ανεξάρτητα από τις µεταβολές της πίεσης και της θερµοκρασίας Ηροή στην είσοδο του ρυθµιστή αυξάνει: Αύξηση της ροής στην είσοδο έχουµε αύξηση της πίεσης Ρ2 και κατά συνέπεια αύξηση της πίεσης δύναµης δεξιά του αντισταθµιστή. Έτσιµειώνεται η διατοµή διέλευσης στην είσοδο Α µε αποτέλεσµα τη µείωση της ροής. Στη συνέχεια ο αντισταθµιστής επανέρχεται στην αρχική του θέση µε τη βοήθεια του ελατηρίου. Ρυθµιστής αντισταθµισµένης ροής Ηροή στην είσοδο του ρυθµιστή µειώνεται: Μείωση της ροής στην είσοδο έχουµε µείωση της πίεσης Ρ2 και κατά συνέπεια µείωση της πίεσης δύναµης δεξιά του αντισταθµιστή. Έτσιαυξάνεται η διατοµή διέλευσης στην είσοδο Α µε αποτέλεσµα τη αύξηση της ροής. Στη συνέχεια ο αντισταθµιστής επανέρχεται στην αρχική του θέση µε τη βοήθεια του ελατηρίου. Βαλβίδααντεπιστροφής αντεπιστροφής µε µηχανική και ηλεκτρική ενεργοποίηση Ball valve ή shut off valve ή βαλβίδα ασφαλείας Ball valve δύο ή τριών διαδροµών 11
Υδραυλική βαλβίδα επιλογής ρυθµισµένων ταχυτήτων Ηυδραυλική βαλβίδα επιλογής είναι ένα όργανο που επιτρέπει τις παρακάτω επιλογές: Μιας ρυθµισµένης ταχύτητας που δεν επιδέχεται πλέον άλλη ρύθµιση Μιας ή δύο µικρών ρυθµισµένων ταχυτήτων που επιδέχονται επιπλέον ρύθµιση Η υδραυλική βαλβίδα επιλογής αποτελείται από τις παρακάτω βαθµίδες: Έναν περιοριστή πίεσης µε καθοδηγούµενο κινητό έµβολο Ένα επιλογέα: διανοµέα µε κινητό έµβολο, εντολοδοτούµενο µηχανικά και µε ελατήριο επαναφοράς Έναν ή δύο ρυθµιζόµενους στραγγαλιστές µε λεπτό διάφραγµα Υδραυλική βαλβίδα επιλογής ρυθµισµένων ταχυτήτων Τύποιβαλβίδων (1) Γρήγορη πρόσθια κίνηση ρυθµισµένη και µη δυνάµενη να ρυθµιστεί περισσότερο Αργή πρόσθια κίνηση, ρυθµισµένη και ρυθµιζόµενη Τύποιβαλβίδων (2) Γρήγορη πρόσθια κίνηση ρυθµισµένη και µη δυνάµενη να ρυθµιστεί περισσότερο Αργή πρόσθια κίνηση 1, ρυθµισµένη και ρυθµιζόµενη Αργή πρόσθια κίνηση 2, ρυθµισµένη και ρυθµιζόµενη Υδραυλικήβαλβίδα επιλογής ρυθµισµένων ταχυτήτων (2 κινήσεις) Γρήγορηπρόσθια κίνηση ρυθµισµένη και µη δυνάµενη να ρυθµιστεί περισσότερο από το Ρ στο Α Αργήπρόσθια κίνηση, ρυθµισµένη και ρυθµιζόµενη λόγω του στραγγαλιστή από το Ρ στο Β Υδραυλική βαλβίδα επιλογής ρυθµισµένων ταχυτήτων (3 κινήσεις) Γρήγορηπρόσθια κίνηση ρυθµισµένη και µη δυνάµενη να ρυθµιστεί περισσότερο από το Ρ στο Α Αργήπρόσθια κίνηση 1, ρυθµισµένη και ρυθµιζόµενη από το Ρ στο Β λόγω των δύο στραγγαλιστών Αργήπρόσθια κίνηση 2, ρυθµισµένη και ρυθµιζόµενη από το Ρ στο Β λόγω του ενός στραγγαλιστή Block βαλβίδων 12
Συσσωρευτής ελαιοπνευµατικός Επιτρέπειτην εναποθήκευση µια ορισµένης ποσότητας ενέργειας και είναι σε θέσει να την αποδώσει όποτε αυτή ζητηθεί Χαλύβδινη δεξαµενή η οποία περιέχει µια ελαστική κύστη µε άζωτο υπό πίεση ΠΙΣΤΟΝΙΟΥ ΤΥΠΟΙ ΣΥΣΣΩΡΕΥΤΩΝ ΚΥΣΤΗΣ ΙΑΦΡΑΓΜΑΤΟΣ Ηρεµία Συσσωρευτής ελαιοπνευµατικός Η γεµάτη µε άζωτο κύστη απωθεί µε πίεση Po το κλαπέτο C στη θέση του συµπιέζοντας το ελατήριο R Συσσώρευσηενέργειας Όταν η πίεση Ρ ξεπεράσει την Poτο κλαπέτο ανασηκώνεται και γεµίζει η δεξαµενή Ε. Απόδοση ενέργειας Όταν η πίεση Ρ διακοπεί τότε εκτονώνεται όλη αποθηκευµένη ενέργεια του θαλάµου Ε και ξανακλείνει το κλαπέτο C. Εφαρµογή Pressure 1 bar Length 1 m = 0,1 MPa = 100 kpa = 10 N/cm 2 = 14,5 psi = 1000 mm Force 1 N flow rate =0,22 lbf 1 litres/min Γενικά στοιχεία = 0,001 kn = 1 in 3 /s Mass 1 kg = 16,67 cm 3 /s = 0,001 to = 2,20lb Surface/Area 1 m 2 Time 60 s = 1 min = 1000000 mm 2 = 10000 cm 2 = 1550.003 in 2 = 0.017 h Τεχνικά χαρακτηριστικά κυλίνδρων ύναµη πίεσης κυλίνδρου Η δύναµη του εµβόλου εξαρτάται από: 1. Τη διάµετρο του εµβόλου, 2. Την πίεση του αέρα H διατοµή του εµβόλου είναι A = π d 2 / 4, και επειδή 1 cm 2 = 100 mm 2 τότε αν διατοµή είναι εκφρασµένη σε mm 2 : ΚΗ = ball valve, DB=βαλβίδα ασφαλείας, S=συσσωρευτής, Τ= εξαµενή = 100 cm = 39.37 in = 3.281 ft velocity 1 m/s = 1000 mm/s Volume 1 m 3 = 10 9 mm 3 = 10 6 cm 3 = 60 m/min = 1000 litres = 39,37 ρ. in/s = 61023.744 Γουργούλης ηµήτριος in 3 ΠΑΡΑ ΕΙΓΜΑΤΑ Κύλινδροςδιαµέτρου 130 mmσηκώνει ένα φορτίο 72 t. Ποια η απαιτούµενη υδραυλική πίεση; και ΠΑΡΑ ΕΙΓΜΑΤΑ Κύλινδροςδιαµέτρου 45 mmσηκώνει ένα φορτίο µε υδραυλική πίεση 520 bar. Ποιο το φορτίο που µπορεί να σηκώσει; Τεχνικά χαρακτηριστικά αντλιών Ότανένας κύλινδρος µετακινείται από µια χειροκίνητη αντλία τότε η µεταβολή της θέσης του εµβόλου εξαρτάται από: 1.Τη διάµετρο του εµβόλου, 2.Την ροή του λαδιού ανά εφαρµογή χειροκίνητης πίεσης H διατοµή του εµβόλου είναι A = π d 2 / 4, και επειδή 1 cm 2 = 100 mm 2 τότε αν διατοµή είναι εκφρασµένη σε mm 2 : 13
ΠΑΡΑ ΕΙΓΜΑΤΑ Κύλινδρος διαµέτρου 45 mm µετακινείται από χειροκίνητη αντλία µε δυνατότητα ροής 3.5 cm 3. Ποια η µετακίνηση του εµβόλου σε κάθε εφαρµογή; Τεχνικά χαρακτηριστικά αντλιών Ότανένας κύλινδρος µετακινείται από µια ηλεκτρική αντλία τότε η ταχύτητα εκτόνωσης του κυλίνδρου εξαρτάται από: 1.Τη διάµετρο του εµβόλου, 2.Την ροή του λαδιού σε litres / min. ΠΑΡΑ ΕΙΓΜΑΤΑ Κύλινδροςδιαµέτρου 130 mmτροφοδοτείται από ηλεκτρική υδραυλική αντλία µε δυνατότητα παροχής 1,8 l/min. Ποια η ταχύτητα εκτόνωσης του κυλίνδρου; Αν γνωρίζουµε το συνολικό µήκος του εµβόλου µπορούµε να υπολογίσουµε τον αριθµό των απαιτούµενων χειροκίνητων εφαρµογών που απαιτούνται για την πλήρη ρ. εκτόνωση Γουργούλης ηµήτριος του κυλίνδρου. H διατοµή του εµβόλου είναι A = π d 2 / 4, και επειδή 1 cm 2 = 100 mm 2 τότε αν διατοµή είναι εκφρασµένη σε mm 2 : 14