контакты контакты
Каталог

Цилиндрический гидравлический бак

Во многих источниках, в том числе и в наших публикациях, часто идет речь о важности чистоты гидравлический жидкости, так как от нее зависят следующие параметры системы :

  • Безопасность– чистая гидравлическая жидкость уменьшает вероятность поломок, которые, помимо всего прочего могут привести к травмам.
  • Экономичность – Чистая гидравлическая жидкость продлевает время функционирования компонент гидравлической системы. Однако, пожалуй, наибольший экономический эффект достигается путем снижения количества незапланированных простоев, ведь у систем с чистой жидкостью меньше вероятность выхода из строя клапанов, распределителей и других компонент.
  • Экологичность – Чистое масло имеет более долгий срок службы, чем загрязненное. Это защищает окружающую среду, так как уменьшается объем масла, которое должно быть утилизировано.

В системах, в которых особое внимание уделяется сохранению чистоты масла, обычно важным является первоначальный этап заливки и очистки с последующей непрерывной очисткой масла в процессе работы с помощью циркуляционного насоса. В последнее время все чаще стали применяться электростатические фильтры и очистка по типу центрифуги, так как позволяют удалить даже мельчайшие частицы загрязнения, продукты окисления и воду из гидравлической жидкости. Твердые частицы загрязнения, несомненно, наносят повреждения гидравлической системе, однако и химическая активность между загрязняющими веществами и маслом приводит к ускорению деградации жидкости и появлению продуктов старения. Продукты старения это загрязняющие вещества, возникающие в результате распада жидкости из–за высоких температур, наличия в жидкости кислорода и воды. Именно поэтому поддержание чистоты гидравлической жидкости важно для продления срока ее службы.

Однако одним из аспектов поддержания чистоты гидравлической жидкости, который долгое время игнорировался, был дизайн гидравлического бака. Стандартизация помогла упростить гидравлические системы и сделать их экономичнее, но дизайн гидравлического бака почти всегда оставался одинаковым и представлял из себя, прямоугольный бак с плоским дном. Как будет показано ниже дизайн обычного гидравлического бака далек от оптимального, и более того, даже может способствовать загрязнению жидкости.

Обычные гидравлические баки и их недостатки

Гидравлический бак это основная часть любой гидравлической системы, который оказывает значительно влияние на ее работу. Основные функции гидравлического бака это :

  • Компенсация изменения уровня жидкости в процессе работы системы
  • Уменьшение турбулентности потока жидкости для того, чтобы воздух мог подняться на поверхность, а загрязнения могли осесть на дно бака
  • Рассеивание тепла гидравлической жидкости для стабилизации ее температуры
  • Монтажная поверхность для гидравлических компонент системы

Обычная конфигурация бака, отвечающая этим требованиям, представляет из себя прямоугольный контейнер с плоскими поверхностями, внутри расположены один или два экрана для замедления потока жидкости. Прямоугольный гидравлический бак по большей части удовлетворяет требованиям для поддержания чистоты масла, при условии, что загрязнения, осевшие на дно, регулярно удаляются. Однако многие компоненты внутри гидравлического бака и его углы трудно очистить хорошо. Поэтому часто обслуживающий персонал склонен игнорировать работы по очистке и проводит ее в случае крайней необходимости, что приводит к образованию толстого слоя отложений на дне бака.

Понимая насколько сильно от чистоты гидравлической жидкости зависит работа всей системы и как часто регулярной очисткой гидравлического бака пренебрегают, возможно, роль гидравлического бака стоит пересмотреть. Например, давая загрязнениям оседать на дно бака, мы позволяем им быть в постоянном контакте с гидравлическим маслом, что влияет на его химический состав. Кроме того, поверхность этого слоя загрязнений очень нестабильна, поэтому поступающая по сливному каналу жидкость может поднимать облака загрязнений в баке и разгонять их по всему объему, в мобильных гидравлических системах даже тщательное регулирование линии слива не поможет избежать подобных проблем.

Цилиндрическое гидравлические баки

Нельзя допускать, чтобы загрязнения оседали на дно бака , они должны быть быстро удалены с помощью фильтров и коагуляторов воды, и наиболее эффективный способ этого добиться заключается в отказе от традиционной формы гидравлического бака.

Пример самоочищающегося гидравлического бака можно увидеть на рисунке ниже (Рисунок 1). Гидравлический бак имеет форму вертикального цилиндра с коническим дном, соединение фильтра или фильтрующей цепи находится в нижней части бака в вершине перевернутого конуса. Сливной канал расположен сбоку, поэтому гидравлическая жидкость, поступающая обратно в бак, приводится во вращение.

Вращение жидкости направляет загрязнения в центр бака. Этот эффект можно легко продемонстрировать перемешивая сахар в чашке чая, гидродинамические силы собирают чаинки в центре. Тот же принцип работает и для гидравлической жидкости, частицы загрязнения будут собираться в центре вращения. Этот принцип отличается от того, чтоб работает в центрифуге, где быстрое вращение приводит к появлению центробежной силы, которая направляет частицы от цента вращения, в отличие от центрифуги, жидкость в гидравлическом баке вращается сравнительно медленно, поэтому гидродинамические силы, действующие на частицы, больше центробежных. Так как частицы загрязнения имеют большую плотность, чем масло, они, в конечном счете, осядут в центр гидравлического бака, где расположен отвод для фильтрации. Отсюда они попадут в фильтр и будут в нем удержаны, а не образуют слой осадков как на плоском дне гидравлического бака.

Для процесса отделения масла от загрязнений необходимо обеспечить вращение гидравлической жидкости, чтобы они попали в фильтр. Большая часть загрязнений попадает в фильтр довольно быстро, а фильтр значительно проще обслуживать, чем чистить гидравлический бак. К тому же замена фильтра процесс не сложный и благодаря индикатору загрязнения можно оперативно оценить необходимость замены, в то время, как очистка гидравлического бака процедура трудоемка и не очень приятная. К тому же, очень трудно определить, насколько загрязнен обычный гидравлический бак не слив с него всю жидкость.

Добавление в гидравлическую систему отдельной цепи фильтрации очень хорошо работает для цилиндрических баков. Цепь фильтрации часто включает в себя масляный охладитель или нагреватель, жидкость из цепи фильтрации попадает обратно в гидравлический бак через тангенциально ориентированные патрубки (Рисунок 2). Линия всасывания основного насоса забирает жидкость из верхней части гидравлического бака, где жидкость уже очищена, а масло из линии слива течет по касательной в нижней части бака. Таким образом, частицы загрязнения не будут накапливаться в баке, так как они непрерывно удаляются.

Рисунок цилиндрического гидравлического бака
Рисунок 1. Движение жидкости в цилиндрическом гидравлическом баке
Рисунок цилиндрического гидравлического бака
Рисунок 2. Цилиндрический гидравлический бак с системой очистки

Стоимость стандартного и цилиндрического гидравлических баков

Еще одна выгода от использования цилиндрического гидравлического бака состоит в более эффективном использовании материала для изготовления конструкции, чем в обычных баках, особенно при их больших объемах.

Когда высота гидравлического бака превышает один метр, возникает необходимость учитывать давления столба жидкости и позаботиться о предотвращении деформации плоскостей бака под возникающей нагрузкой. Для этого часто применяются либо толстые листы стали, либо листы с рифленой поверхностью, что приводит к удорожанию конструкции, так же стоит отметить, что рифленая поверхность хорошо собирает загрязнения и сложнее отмывается.

В цилиндрическом гидравлическом баке гидростатическое давление распределяется равномерно по цилиндрической поверхности и конструкция бака не требует использования толстолистовой стали. В данном случае основное требование состоит в том, что конструкция должна быть достаточно прочной и жесткой для обеспечения транспортировки пустого бака.

Если сравнивать два гидравлических одинаковых объемов, кубический бак, имеющий длину грани 2 м будет иметь объем 8 м3, цилиндрический гидравлический бак такой же высоты будет иметь диаметр около 2,25 м. Стенки кубического гидравлического бака должны иметь толщину минимум 15 мм для того, чтобы обеспечить достаточную прочность и противостоять гидростатическому давлению масла. В цилиндрическом гидравлическом баке толщина стенок может быть всего 0,25 мм. Площадь поверхности кубического бака составит 24 м2, в то время как площадь поверхности цилиндрического 22,4 м2, то есть помимо того, что для цилиндрического гидравлического бака можно использовать более тонкую сталь, необходимое ее количество так же меньше, чем нужно для изготовления кубического.

Исход из сказанного выше видно, что цилиндрические гидравлические баки не только способствуют лучшему очищению гидравлической жидкости, но так же обладают меньшей стоимостью и весом благодаря особенностям конструкции.