Ce face o supapă de descărcare într-un sistem hidraulic

Introducere

Oare a ta sistemul hidraulic funcționează fierbinte în timpul inactiv? Acea energie risipită costă bani reali. O supapă de descărcare rezolvă această problemă. Deviere automat debitul pompei către rezervor la presiune scăzută. În acest articol, veți afla exact ce face o supapă de descărcare, cum economisește energie și unde să o aplici. De asemenea, veți observa defecțiunile comune și le veți remedia rapid.

Înțelegerea funcției de bază a unei supape de descărcare într-un sistem hidraulic

Lucrarea de bază – Redirecționarea debitului pompei către rezervor

Gândiți-vă la o supapă de descărcare ca la un polițist de trafic inteligent în interiorul sistemului dvs. hidraulic . Sarcina sa principală? Acesta deviază automat debitul complet de ieșire al pompei înapoi către rezervor odată ce presiunea atinge un nivel prestabilit. Nicio ezitare. Fără măsuri parțiale. Această acțiune „descărcă” complet pompa. Pompa continuă să se învârtă, desigur, dar funcționează la presiune foarte scăzută, aproape ca la ralanti. Nu mai luptă împotriva presiunii complete a sistemului. Asta face o mare diferență.

Să dezvăluim ce se întâmplă într-un sistem hidraulic tipic :

Iată de ce contează asta. O pompă cu cilindree fixă ​​nu știe când aveți nevoie de debit. Doar că continuă să împingă același volum în fiecare secundă. Fără o supapă de descărcare, acel debit nu are unde să meargă în momentele de inactivitate. Deci se lovește de un circuit închis. Presiunea crește vertiginos. Pompa muncește din greu. Energia se scurge ca căldură inutilă. Nu vrei asta. Nu vrem asta. O supapă de descărcare intră, deschide o bandă larg deschisă către rezervor și permite pompei să respire ușor. Este un truc simplu, dar transformă cât de eficient funcționează un sistem hidraulic .

De ce un sistem hidraulic are nevoie de o supapă de descărcare

Iată un fapt care surprinde mulți oameni: în orice sistem hidraulic cu o pompă cu cilindree fixă, pompa furnizează același debit indiferent dacă ridicați o sarcină grea sau doar așteptați. Întotdeauna. Fără excepții. Așadar, atunci când actuatoarele dvs. se opresc din mișcare - să zicem, o presă ține o piesă sau o clemă rămâne închisă - acel flux trebuie să meargă undeva. Dacă nu aveți o supapă de descărcare, sistemul forțează totul printr-o supapă de siguranță. Dar o supapă de siguranță funcționează la presiune ridicată. Este un dispozitiv de siguranță, nu un economisitor de energie.

Ce se întâmplă atunci? Trei lucruri urâte:

• Deșeuri masive de energie – Pompa funcționează la presiune maximă în timp ce nu face nicio muncă utilă.

• Supraîncărcare de căldură – Acea energie irosită se transformă în căldură, gătindu-vă fluidul hidraulic.

• Uzură prematură – Garniturile, furtunurile și pompele se degradează mai repede la presiune ridicată constantă.

O supapă de descărcare fixează toate acestea. Deschide o cale de joasă presiune direct înapoi la rezervor. Presiunea scade la aproape zero. Pompa merge la ralanti. Sistemul hidraulic rămâne pregătit, dar consumă putere în loc să o înghită. Puteți economisi între 80-90% din energie în perioadele de așteptare. Nu este o greșeală de tipar. Vorbim despre reducerea dramatică a facturilor la electricitate sau la combustibil. În plus, mai puțină căldură înseamnă că uleiul tău durează mai mult. Componentele durează mai mult. Întreaga ta operațiune decurge mai ușor. Deci, când cineva întreabă „Ce face o supapă de descărcare?” – spuneți-i că este componenta care transformă un sistem hidraulic care irosește energie într-unul inteligent și eficient.

Cum funcționează o supapă de descărcare - pas cu pas

Mecanismul cu arc în interior

Să aruncăm o privire în interiorul acestui dispozitiv inteligent. Veți găsi câteva părți cheie lucrând împreună. O bobină încărcată cu arc (sau, uneori, o bobină) se află în mijloc. Un port de admisie se conectează la pompa dvs. Un port de evacuare duce direct înapoi la rezervor. Apoi există o linie de semnal pilot - detectează presiunea din sistem. Arcul ține totul închis în condiții normale. Presiunea hidraulică împinge bobină dintr-o parte. Arcul se împinge înapoi de la celălalt. Care forță câștigă? Depinde de nivelul de presiune. Când presiunea sistemului rămâne scăzută, arcul se menține ferm. Nici un flux nu scapă. Pompa își trimite toată energia pentru a face o muncă reală. Dar odată ce presiunea crește suficient de mare, forța hidraulică învinge arcul. Bobina se mișcă. Supapa se deschide. Acea simplă luptă între arc și presiune este ceea ce face ca o supapă de descărcare să țină.

Nu trebuie să fii inginer pentru a obține asta. Gândiți-vă la el ca la un comutator sensibil la presiune. Joasă presiune? Supapa rămâne închisă. Presiune mare? Supapa se deschide. Aceasta este ideea de bază. Și funcționează fără greșeală fiecare ciclu.

Ciclul de descărcare – Când și cum se deschide

Acum să parcurgem întregul ciclu pas cu pas. Urmăriți cum beneficiază un sistem hidraulic de pe urma acestui proces lin, automat.

Pasul 1 – Funcționare normală (supapă închisă) Presiunea sistemului se află sub setarea supapei. Actuatoarele dvs. se mișcă liber. Supapa de descărcare rămâne închisă. Debitul pompei merge direct în circuitul de lucru - fără întrerupere. Totul merge normal.

Pasul 2 – Presiunea atinge punctul prestabilit (supapa se deschide) Ceva se schimbă. Poate un acumulator termină de încărcat. Sau un actuator își atinge limita și se oprește. Presiunea sistemului crește. Depășește punctul de referință de descărcare (de obicei 50-200 PSI sub setarea de relief). Forța hidraulică bate în sfârșit arcul. Bobina se mișcă. Supapa se deschide larg.

Pasul 3 – Pompa se descarcă (debitul merge în rezervor) Acum vine magia. Debitul pompei trece prin supapa deschisă și înapoi în rezervor. Presiunea scade la aproape zero - doar suficient pentru a depăși pierderile în conducte. Pompa se învârte dar nu se luptă aproape cu nimic. Consumul de energie scade. Căldura se oprește. Sistemul dvs. hidraulic ia un aer liber.

Pasul 4 – Căderi de presiune (supapa se închide) Mai devreme sau mai târziu, sistemul are nevoie din nou de alimentare. Poate acumulatorul se scurge putin. Sau o supapă se schimbă pentru a muta un cilindru. Presiunea sistemului scade sub nivelul de resetare. Arcul împinge bobina înapoi. Supapa se închide. Debitul pompei revine în circuitul de lucru. Gata de lucru din nou.

Acest ciclu se repetă de sute sau mii de ori. Fiecare ciclu economisește energie. Să comparăm ce fluxuri în fiecare fază:

Vedeți modelul. Nu este complicat. Supapa comută doar între două moduri: lucru și repaus. Această acțiune de comutare este ceea ce face un sistem hidraulic mult mai eficient decât unul fără el.

Rolul operațiunii pilot în sisteme mai mari

Sistemele mici funcționează bine cu supape cu acțiune directă. Dar ce zici de echipamentele industriale mari? Iată problema. O supapă cu acțiune directă are nevoie de un arc greu pentru a rămâne închisă împotriva presiunii ridicate. Acel arc devine mai greu de comprimat. Ai nevoie de o forță hidraulică enormă pentru a-l deschide. Nu practic. Nu eficient. Așa că inginerii au creat o soluție mai inteligentă: supape de descărcare acționate cu pilot.

Cum funcționează? Ei folosesc o supapă pilot mică pentru a controla o supapă principală mult mai mare. Supapa pilot detectează presiunea sistemului printr-un orificiu mic. Când presiunea atinge punctul de referință, supapa pilot deschide o cale de scurgere. Aceasta eliberează presiunea din spatele bobinei principale. Apoi, chiar și presiunea moderată a sistemului poate împinge bobina principală deschisă. Este ca și cum ai folosi un mic întrerupător pentru a răsturna un întrerupător greu. Rezultatul? Obțineți un control precis fără arcuri uriașe.

Verificați diferențele dintre aceste două modele:

Aplicații cheie în care o supapă de descărcare îmbunătățește performanța sistemului hidraulic

Circuite de încărcare a acumulatorilor

Un acumulator acționează ca o baterie reîncărcabilă pentru sistemul dumneavoastră hidraulic . Stochează lichid sub presiune pentru utilizare ulterioară. Iată ciclul tipic pe care îl veți vedea. Pompa umple acumulatorul până când presiunea atinge punctul de întrerupere. Odată încărcat complet, sistemul nu mai are nevoie de debitul pompei. Deci supapa de descărcare se deschide. Acesta trimite tot debitul pompei direct la rezervor la presiune foarte scăzută. Între timp, acumulatorul alimentează cu bucurie circuitul singur. Nicio întrerupere. Fără energie irosită.

Când se trezește pompa din nou? Supapa de descărcare rămâne deschisă până când presiunea acumulatorului scade la un nivel prestabilit de resetare. Acest lucru s-ar putea întâmpla deoarece folosiți niște lichid pentru muncă. Sau doar de la scurgeri naturale. Odată ce presiunea scade suficient de mult, supapa se închide. Pompa reîncarcă acumulatorul. Apoi se repetă întregul ciclu.

Circuite înalt-jos (două pompe).

Să vorbim despre un design inteligent pe care îl folosesc multe sisteme hidraulice : circuitul high-low. Împreună două pompe. O singură pompă furnizează debit mare, dar presiune scăzută. Gândiți-vă la 50 GPM la 500 PSI. Celălalt oferă un debit scăzut, dar presiune mare. Poate 5 GPM la 3000 PSI. De ce două pompe? Deoarece sarcini diferite necesită profiluri de putere diferite. Mișcarea rapidă necesită flux. Forța mare necesită presiune.

Iată cum o supapă de descărcare face ca acest lucru să funcționeze frumos:

• Faza de apropiere rapidă – Ambele pompe trimit debit la actuator. Cilindrul trage repede înainte. Flux mult, rezistență scăzută.

• Faza de lucru/forță – actuatorul întâlnește rezistență. Presiunea sistemului crește. Acesta atinge punctul de referință al supapei de descărcare.

• Acțiune de descărcare – Supapa se deschide și deviere debitul pompei mari direct către rezervor. Doar pompa mică, de înaltă presiune, continuă să funcționeze.

• Faza de menținere sau de apăsare – Pompa mică își construiește forța maximă fără a pierde energie de la pompa mare.

Verificați diferența de consum de energie:

Această configurație este standard la prese hidraulice, prese de balotat deșeuri și mașini de turnat prin injecție. De asemenea, îl găsiți în unele echipamente mobile, cum ar fi despicatoare de bușteni și compactoare. Supapa de descărcare acționează ca un comutator - ia pompa mare offline exact atunci când nu mai aveți nevoie de debit mare. Inteligent, simplu și foarte eficient.

Echipamente mobile și mașini agricole

Gândiți-vă la un excavator sau un tractor. Folosesc puterea hidraulică în fiecare secundă? Nu. Sunt pauze. Operatorul se oprește din săpat pentru un moment. Ei repoziționează mașina. Așteaptă să se miște un camion. În timpul acelor scurte ferestre inactiv, pompa continuă să se rotească. Fără supapă de descărcare, funcționează împotriva presiunii maxime. Aceasta arde combustibilul, încălzește uleiul și uzează componentele.

O supapă de descărcare schimbă jocul pentru sistemele hidraulice mobile . Sesizează când nicio funcție nu este activă. Presiunea se acumulează în sistem deoarece debitul nu are încotro. Supapa de descărcare se deschide la un nivel prestabilit. Debitul pompei revine în rezervor la presiune scăzută. Sarcina motorului scade considerabil. Auzi diferența — mașina funcționează mai silențioasă.

Ce beneficii văd operatorii de fapt?

• Consum mai mic de combustibil – Un excavator obișnuit poate economisi 10-15% în timpul lucrului ciclic.

• Sarcina redusă a motorului – O tensiune mai mică înseamnă o durată de viață mai lungă a motorului.

• Ulei hidraulic mai rece – Căldura este inamicul. Mai puțină căldură înseamnă mai puține schimbări de ulei și etanșări mai fericite.

• Funcționare silențioasă – Nu mai vorbește ascuțit de la o pompă care se luptă cu un circuit închis.

• Răspuns instantaneu – Sistemul rămâne presurizat, astfel încât în ​​momentul în care atingeți un control, acesta se mișcă.

Utilajele agricole beneficiază la fel de mult. Sistemul hidraulic al unui tractor funcționează încărcătoare, cositoare și presa de balotat. Între treceri sau când vă opriți la sfârșitul unui rând, supapa de descărcare se întrerupe. Economiile de combustibil se adună rapid într-o zi lungă de recoltare. Combinele de recoltat le folosesc și ele. La fel și manipulatoarele telescopice și miniîncărcătoarele. Orice mașină în care cererea hidraulică este intermitentă va funcționa mai bine cu această supapă instalată.

Fabricație industrială – Prese și Mașini-Unelte

Intră în orice fabrică cu prese hidraulice sau mașini-unelte CNC. Veți vedea cicluri lungi cu mult timp inactiv. Se închide o presă. Menține presiunea timp de câteva secunde. Apoi se deschide. Piesele ejectate. Operatorul încarcă o piesă nouă. În acest timp de reținere și așteptare, pompa nu trebuie să împingă un debit mare. Dar o pompă cu cilindree fixă ​​nu știe asta. Doar că continuă să livreze. Fără o supapă de descărcare, tot acest flux ar exploda printr-o supapă de descărcare la presiune ridicată. Asta irosește energie uriașă și face căldură.

O supapă de descărcare rezolvă acest lucru perfect. Menține pompa la ralanti la presiune scăzută în timpul fiecărei pauze. Iată ce se întâmplă cu utilizarea energiei într-un ciclu tipic de presare:

Cifrele spun povestea. Puteți reduce consumul de energie în standby cu 70-90%. Asta nu este o îmbunătățire mică. Acesta este un schimbător de joc pentru orice magazin care rulează mai multe schimburi.

Mașinile de turnat prin injecție funcționează în același mod. Ei prind matrița, injectează plastic, mențin presiunea, se răcesc, apoi se deschid. Doar faza de răcire poate dura 10-20 de secunde. Supapa de descărcare menține pompa descărcată pe toată perioada de răcire. Înmulțiți asta cu mii de cicluri pe zi. Vorbim de economii serioase. Mașinile-unelte precum mandrinele hidraulice CNC sau sistemele de prindere beneficiază și ele. La fel și sistemele de manipulare a materialelor cu ascensoare intermitente cu transportoare. De fiecare dată când sistemul dvs. hidraulic sta inactiv, chiar și pentru câteva secunde, o supapă de descărcare vă plătește înapoi.

Întreținere, depanare și bune practici pentru supapele de descărcare

Semne comune ale unei supape de descărcare defectuoase

Nimeni nu vrea ca sistemul lor hidraulic să funcționeze. Dar când o supapă de descărcare începe să se defecteze, trimite semnale de avertizare clare. Trebuie doar să știi ce să cauți. Iată care sunt cele mai frecvente simptome pe care le vedem în domeniu:

• Căldură excesivă în perioadele de inactivitate – Atingeți rezervorul sau carcasa pompei. Este mult mai cald decât de obicei? Asta înseamnă adesea că supapa este blocată închisă. Pompa forțează să curgă prin supapa de siguranță în loc să o arunce în rezervor. Toată acea energie se transformă în căldură inutilă.

• Răspuns lent sau neregulat al actuatorului – Cilindrii se mișcă sau ezită? Poate că supapa rămâne deschisă. Deversează debitul în rezervor atunci când sistemul dumneavoastră hidraulic are nevoie de presiune. Răspunsul devine lent. Poziționarea devine neglijentă.

• Zgomote neobișnuite (pârâie sau bâzâit) – O supapă sănătoasă funcționează aproape în tăcere. Dacă auziți un zgomot sau un zgomot înalt, bănuiți o problemă. Uleiul contaminat cauzează adesea acest lucru. La fel și o bobină uzată care nu poate așeza corect.

• Fluctuații de presiune pe manometru – Acul sare în loc să rămână constant. Un arc slab sau o linie pilot blocată face ca supapa să se deschidă și să se închidă la momente greșite. Sistemul dumneavoastră hidraulic nu găsește niciodată o stare stabilă.

Acordați atenție devreme la aceste semne. O mică problemă astăzi devine o reparație majoră mâine. Repararea unei supape lipicioase costă mult mai puțin decât înlocuirea unei pompe gătite sau a uleiului ars.

Sfaturi de întreținere preventivă

Întreținerea bună vă face supapa de descărcare fericită. Iar o supapă fericită înseamnă un sistem hidraulic de încredere . Urmați aceste practici simple și veți evita cele mai frecvente eșecuri.

• Păstrați fluidul hidraulic curat – Contaminarea este ucigașul numărul unu al supapelor de descărcare. Murdăria zgârie bobinele. Nămolul blochează orificiile pilot. Schimbați-vă filtrele la program. Testează-ți uleiul în mod regulat. Lichidul curat este o asigurare ieftină.

• Verificați conexiunile liniei pilot pentru scurgeri – Supapele acționate cu pilot depind de un semnal curat, fără scurgeri. O picurare mică dintr-un fiting sau dintr-un tub crăpat înseamnă că presiunea pilot nu ajunge niciodată la supapă. Nu se va deschide sau nu se va închide corect. Inspectați acele linii la fiecare câteva luni.

• Verificați setările de presiune cel puțin o dată pe an – Arcurile se slăbesc în timp. Ei pierd tensiunea. Asta schimbă presiunea la care se descarcă supapa. Conectați un manometru și verificați setarea anual. Ajustați-l înapoi la specificații. Durează zece minute și scutește durerile de cap.

• Monitorizați temperatura sistemului – Căldura accelerează uzura fiecărei componente. Garniturile se întăresc. Bobinele se lipesc. Izvoarele își pierd cumpătul. Păstrați sistemul hidraulic sub 140°F (60°C) pentru cea mai lungă viață. Dacă vedeți temperaturi mai mari, găsiți cauza principală - nu o ignorați pur și simplu.

Iată o listă de verificare rapidă pe care o puteți rula în fiecare trimestru:

Respectați acești pași. Sistemul dumneavoastră hidraulic va funcționa mai rece, va răspunde mai rapid și va strica mai rar. Am văzut supapele rezistând peste un deceniu cu îngrijirea corespunzătoare.

Când să înlocuiți sau să îmbunătățiți o supapă de descărcare

Nicio supapă nu durează pentru totdeauna. Chiar și cu o întreținere mare, piesele se uzează. Dar de unde știi când să schimbi unul nou? Iată regulile de bază clare.

• Înlocuiți dacă setarea presiunii variază cu mai mult de 10% față de specificație – Încercați să o reglați, dar arcul pur și simplu nu ține. Poate că bobina este uzată. Poate că primăvara a luat un set permanent. Oricum, acuratețea a dispărut. E timpul pentru o supapă nouă.

• Înlocuiți dacă scurgerea internă devine excesivă – pompa dumneavoastră funcționează fierbinte chiar și atunci când este descărcată. Asta înseamnă că uleiul se strecoară pe lângă bobină. Creează presiune acolo unde nu ar trebui să existe. Un test simplu: simțiți linia de retur a rezervorului atunci când supapa ar trebui să fie descărcată. Dacă este cald, ai bypass intern.

• Treceți de la acțiune directă la acționat pilot – Executați debite mari (peste 30 GPM) sau cicluri dure? Supapele cu acțiune directă se luptă acolo. O unitate pilotată gestionează fluxuri mari cu o precizie mai bună. De asemenea, răspunde mai repede. Costul upgrade-ului se rambursează rapid în economii de energie.

• Respectați intervalele de service tipice – Medii industriale normale: înlocuiți la fiecare 2-3 ani. Aplicații cu praf, fierbinte sau cu ciclu mare: inspectați în fiecare an, înlocuiți după cum este necesar. Nu așteptați un eșec catastrofal.

Dar reparații versus înlocuire? Majoritatea supapelor de descărcare nu merită reconstruite. Garnituri noi și un arc costă aproape la fel de mult ca o supapă complet nouă. Și încă mai ai un orificiu uzat al bobinei. Doar înlocuiește-l. Sistemul dumneavoastră hidraulic vă va mulțumi.

Consecințele funcționării unui sistem hidraulic fără supapă de descărcare

Puteți rula un sistem hidraulic fără supapă de descărcare? Tehnic, da. Dar chiar nu vrei. Iată ce se întâmplă când omiteți această componentă.

• Evenimente de suprapresiune – Pompa lucrează constant împotriva supapelor închise. Presiunea crește de fiecare dată când un actuator se oprește. Furtunurile se umflă. Sigiliile explodează. Tijele cilindrului se îndoaie. Aceste eșecuri sunt costisitoare și periculoase.

• Acumulare severă de căldură – Energia irosită devine căldură. Multe. Temperaturile uleiului depășesc 180°F (82°C). Fluidul se oxidează și devine negru. Forme de lac pe bobine. Garniturile se întăresc și crapă. Sistemul dumneavoastră hidraulic se gătește singur din interior.

• Durată de viață redusă a pompei – Funcționarea continuă la înaltă presiune uzează rapid pistoanele, rulmenții și paletele. O pompă care ar trebui să dureze 10.000 de ore s-ar putea defecta în 2.000. Veți înlocui pompele de două sau de trei ori mai des.

• Facturi mai mari de energie electrică sau combustibil – Pompa consumă putere maximă chiar și atunci când lucrează zero. La un motor de 50 CP, asta înseamnă 3-5 USD pe oră de timp inactiv. Peste un an, arunci mii de dolari.

• Control inconsecvent al actuatorului – Fără supapă de descărcare înseamnă că presiunea fluctuează puternic. Pompa luptă împotriva supapei de siguranță, apoi cade, apoi luptă din nou. Cilindrii tăi se mișcă în moduri sacadate, imprevizibile. Lucrul de precizie devine imposibil.

Concluzie

O supapă de descărcare trimite debitul pompei către rezervor la presiune scăzută în perioadele de ralanti. Această acțiune simplă reduce risipa de energie și căldura din sistemul dumneavoastră hidraulic. Blince oferă supape de descărcare fiabile care mențin echipamentul să funcționeze mai rece și mai mult timp. Aveți încredere în Blince pentru soluții hidraulice mai inteligente, care vă economisesc bani în fiecare zi.

FAQ

Î: Ce face o supapă de descărcare într-un sistem hidraulic?

R: Deturnează debitul pompei înapoi în rezervor când presiunea este mare. Acest lucru descarcă pompa și reduce consumul de energie.

Î: Cum economisește energie o supapă de descărcare?

R: Lasă pompa să funcționeze la ralanti la presiune scăzută în timpul standby. Sistemul dumneavoastră hidraulic utilizează apoi cu până la 90% mai puțină putere.

Î: De ce sistemul meu hidraulic se supraîncălzi fără unul?

R: Forțele de curgere ale pompei prin supapa de siguranță la presiune ridicată. Acea energie irosită se transformă în căldură dăunătoare.

Î: Unde se folosește o supapă de descărcare?

R: În circuitele de acumulatori, sisteme cu două pompe, prese și echipamente mobile. Orice sistem hidraulic cu perioade de ralanti beneficiază.

Î: Când ar trebui să-mi înlocuiesc supapa de descărcare?

R: Înlocuiți-o dacă presiunea depășește 10% sau pompa funcționează fierbinte când este descărcată. Verificați-l la fiecare 2-3 ani.