A hidraulikus lapátos szivattyúk gyakori igáslovak a folyadékellátó rendszerekben, amelyek a mechanikai mozgást hidraulikus áramlássá alakítják át. Két fő lapátos szivattyútípus létezik: egylapátos (egyszeri működésű) és kétlapátos (kettős működésű) szivattyúk . Bár osztoznak a lapáttal a rotorban, belső szerkezetük és viselkedésük jelentősen eltér egymástól. E különbségek megértése segít a mérnököknek és a vásárlóknak az adott alkalmazáshoz megfelelő szivattyú kiválasztásában. Az alábbi szakaszokban elmagyarázzuk az egyes szivattyúk működését, összehasonlítjuk a teljesítményüket, és kiemeljük, hogy melyiket hol lehet a legjobban használni.
Egylapátos (egyműködésű) hidraulikus szivattyúk
A egylapátos hidraulikus szivattyú rendelkezik excenteres rotorral egy kör alakú állórészben. A rotor eltolása miatt a csúszólapátok kinyúlnak és visszahúzódnak forgás közben. Ez zárt kamrákat hoz létre, amelyek az egyik oldalon folyadékot szívnak be, a másik oldalon pedig kinyomják . Egy teljes fordulattal minden kamra egy szívó- és egy ürítési ciklust hajt végre . Az excenteres kialakítás miatt az egyszeres működésű szivattyú kimeneti áramlása változtatható . a forgórész és az állórész közötti eltolás változtatásával
Ezek a hidraulikus lapátos szivattyúk viszonylag egyszerűek és költséghatékonyak. Könnyen szabályozzák az áramlási sebességet , így hasznosak olyan rendszerekben, ahol változó áramlásra van szükség (pl. állítható sebességű vagy terhelésfüggő áramkörök). Az eltolt forgórészük azonban azt is jelenti, hogy a lapátokra és a tengelyre ható nyomóerők kiegyensúlyozatlanok , és radiális terhelést generálnak a csapágyakon. Emiatt az egylapátos szivattyúkat általában alacsonyabb nyomásra korlátozzák (általában 6–7 MPa körüli értékig), és mérsékelt nyomásigényű alkalmazásokban használják. A tipikus felhasználási területek közé tartoznak a kisebb hidraulikus erőművek és szerszámgépek, ahol alacsony és közepes áramlásra van szükség.
Állórész alakja: Kör alakú (kerek) belső profil.
Átvezetés: Két elosztó ablak (egy szívó, egy nyomó) a véglemezen.
Működés: rotorfordulatonként egy bemenet és egy kimenet.
Áramlásszabályozás: Változtatható elmozdulás (a kimenet állítható).
Nyomás: Közepes (tipikus max ~7 MPa).
Radiális erők: Kiegyensúlyozatlanok , mivel a szívás és a nyomás ellentétes oldalon hat.
A kétlapátos hidraulikus szivattyú (kettős működésű lapátos szivattyú) koaxiális rotorral és állórésszel rendelkezik. Az állórész belső görbéje elliptikus , nem kör alakú. A gyakorlatban az állórész úgy van kialakítva, hogy minden forgás során két pár szívó- és nyomózóna keletkezik. Ez azt jelenti, hogy minden lapátkamra kétszer szív be folyadékot, és kétszer ürít ki fordulatonként . Más szavakkal, a kettős működésű szivattyú rotorfordulatonként két szívó-ürítési ciklust hajt végre.
A kettős működésnek köszönhetően a kétlapátos szivattyúk egyenletesebb áramlást biztosítanak alacsonyabb pulzáció mellett. Kiegyenlítik a nyomóerőket is: a két nyomókamrával szemben lévő két szívókamra esetén a tengelyre ható radiális erők megszűnnek. Szerkezetileg a kettős működésű szivattyúk fix lökettérfogatúak – a forgórész az állórész közepén van, így nincs eltolás az áramlás megváltoztatásához. Ezeket a szivattyúkat tervezték nagyobb nyomású üzemre . A tipikus üzemi nyomás körülbelül 7–10 MPa a szabványos kivitelben, és elérheti a 20–30 MPa-t is a speciális nagynyomású modellekben.
Állórész alakja: Elliptikus belső profil.
Átvezetés: Négy elosztó ablak (két szívó, két nyomó).
Működés: Rotorfordulatonként két szívó- és két kimeneti ciklus.
Áramlásszabályozás: Fix elmozdulás (állandó áramlás adott sebességhez).
Nyomás: Magas (jellemzően 6,8-10,3 MPa; speciális kialakítással meghaladhatja a 20 MPa-t).
Radiális erők: Kiegyensúlyozott , a szimmetrikus szívó/ürítő zónák miatt.
Teljesítmény-összehasonlítás
Ezek a szerkezeti különbségek észrevehető teljesítménykontrasztokhoz vezetnek:
Az áramlás egyenletessége: A kétlapátos szivattyúk (több lapáttal és fordulatonként két szivattyúzási ciklussal) egyenletesebb áramlást és alacsonyabb pulzációt biztosítanak, mint az egylapátos szivattyúk. Ez alkalmassá teszi őket precíziós gépekhez. Az egylapátos szivattyúk kevesebb lapáttal és fordulatonként egyetlen ciklussal nagyobb áramlási hullámokat mutatnak.
Nyomásképesség: A kettős működésű szivattyúk nagyobb nyomást is kezelnek . Gyakran 7–10 MPa körül működnek, és tervezési fejlesztésekkel elérhetik a 20–30 MPa-t. Az egyszeres működésű szivattyúk általában 6-7 MPa körüli teljesítményt nyújtanak.
Állíthatóság: Az egylapátos szivattyú fő előnye a változtatható lökettérfogat. A rotor/állórész eltolás beállításával az áramlási sebessége megváltozik. A kétlapátos szivattyúkból hiányzik ez a funkció; áramlásuk tervezéssel rögzített.
Kiegyensúlyozott működés: A kétlapátos szivattyúk kiegyensúlyozott hidraulikus erőkkel rendelkeznek, ami csökkenti a csapágyterhelést és meghosszabbítja az élettartamot. Az egylapátos szivattyúk eredendően kiegyensúlyozatlan erőkkel rendelkeznek, így oldalterhelést generálnak.
Zaj és hatékonyság: A kétlapátos szivattyúk egyenletesebb áramlása általában alacsonyabb zajt és vibrációt jelent. (Egyes források megjegyzik, hogy a kettős működésű szivattyúk általában csendesebben működnek, mint az egyszeres működésűek.) Az egylapátos szivattyúk is lehetnek csendesek, különösen azért, mert egyszerű felépítésük gyakran alacsony mechanikai súrlódású.
Alkalmazások és használat
Az egy- és kétlapátos szivattyúk közötti választás a rendszerkövetelményektől függ:
Mikor használjunk egylapátos szivattyúkat: Ideálisak az alacsony és közepes nyomású alkalmazásokhoz, változó áramlási igényekkel. Például alkalmasak kis hidraulikus erőművekhez, általános ipari berendezésekhez és szerszámgépekhez, ahol megfordíthatja az áramlást vagy beállíthatja a sebességet. Egyszerűbb felépítésük és állítható teljesítményük rugalmassá teszi őket az ilyen szerepekben.
Mikor használjunk duplalapátos szivattyúkat: Ezek ragyognak a nagynyomású, nagy áramlású alkalmazásokban . Nehéz gépekhez, építőipari berendezésekhez, gépjármű-hidraulikához (például szervokormányhoz) és nagy présekhez gyakran szükség van egy kétlapátos szivattyú egyenletes, erőteljes teljesítményére. Mivel az áramlásuk nagyon sima és az erőkiegyenlítettségük, előnyben részesítik azokat, ahol a teljesítmény stabilitása és a hosszú élettartam kritikus.
Összefoglalva, az egylapátos szivattyúk egyszerűséget és áramlásszabályozást kínálnak alacsonyabb nyomású igényekhez, míg a kétlapátos szivattyúk nagyobb nyomást és egyenletes teljesítményt biztosítanak az igényes feladatokhoz. A döntés az áramlási sebességtől, a nyomásszinttől és a rendszer prioritásaitól, például a zajtól vagy a szabályozhatóságtól függ.
GYIK
K: Mire használható az egylapátos hidraulikus szivattyú? V: Az egylapátos (egyműködésű) szivattyúkat olyan hidraulikus rendszerekben használják, amelyek mérsékelt áramlási sebességet és változó lökettérfogatot igényelnek. Gyakoriak kis hidraulikus egységekben, szerszámgépekben és hasonló berendezésekben, ahol szükség lehet az áramlás beállítására. Ezek a szivattyúk alacsonyabb nyomáson is jól működnek, és megfordíthatják az áramlási irányt a rotor eltolás megváltoztatásával.
K: Mire használható a kétlapátos hidraulikus szivattyú? V: A kétlapátos (kettős működésű) szivattyúkat nagynyomású és nagy átfolyású alkalmazásokhoz választják. Forgásonként két szivattyúzási ciklust adnak le, így nagyon egyenletes áramlást biztosítanak. Emiatt ideálisak nagy teherbírású gépekhez, nagynyomású présekhez és gépjármű hidraulikus rendszerekhez. Fix lökettérfogatú szivattyúk, így nagy nyomáson állandó áramlást biztosítanak.
K: Miben különböznek szerkezetileg az egy- és kétlapátos szivattyúk? V: A fő szerkezeti különbség a rotor/állórész elrendezésében van. Az egylapátos szivattyúk excenteres rotorral rendelkeznek egy kerek állórészben, két porttal, így mindegyik lapátos fordulatonként egyszer pumpál. A kétlapátos szivattyúk egy ellipszis alakú állórészben, négy porttal rendelkeznek, középen elhelyezett rotorral, így mindegyik lapátos fordulatonként kétszer pumpál. Ez azt jelenti, hogy a dupla szivattyúk több lapáttal és további szívó/ürítési ciklusokkal rendelkeznek.
K: Melyik lapátos szivattyútípus szabályozhatja az áramlási sebességet? V: Csak az egylapátos (egyműködésű) szivattyú változtathatja a térfogatát. Excentrikus kialakítása lehetővé teszi a forgórész középpontjának az állórészhez képesti eltolódását, megváltoztatva a kamra térfogatát és ezáltal az áramlást. A kétlapátos szivattyúk fix forgórészhelyzettel rendelkeznek, és adott fordulatszám mellett állandó áramlást biztosítanak.
K: Melyik szivattyú kezeli a nagyobb nyomást, egy- vagy kétlapátos? V: A kétlapátos szivattyúk lényegesen nagyobb nyomást kezelnek. A standard kettős működésű lapátos szivattyúk 6-10 MPa között működnek, a speciális változatok pedig elérik a 20-30 MPa-t. Az egyszeres működésű lapátos szivattyúk nyomása általában 6–7 MPa-ra korlátozódik a túlzott egyensúlyhiány elkerülése érdekében.
K: Vannak-e hátrányai a lapátos szivattyúknak? V: Mind az egy-, mind a kétlapátos szivattyúk tiszta olajat és precíz gyártást igényelnek. Érzékenyek a szennyeződésekre (a kis részecskék beszoríthatják a lapátokat), és összetett összetevőkkel rendelkeznek. Az egyszerű fogaskerekes szivattyúkhoz képest bonyolultabbak. Ezenkívül a lapátos szivattyúk önfelszívódása rosszul működik, ezért jó szívókörülményekre van szükség. E problémák ellenére hatékonyságuk és teljesítményük értékessé teszi őket a megfelelő alkalmazásokban.
