Hydrostatisk trykk

• Trykket i en væske i en åpen beholder er bestemt av høyden på væsken over det punktet der vi måler trykket.
  $$p=\rho \cdot g \cdot h$$
• Hvis det virker en kraft på arealet på toppen av en lukket beholder, se figuren, så gir det et trykk som kommer i tillegg til det trykket som skyldes væskehøyden.
  $$p=\rho \cdot g \cdot h + p_f$$
• I et vanlig hydraulisk system er det trykket som skyldes væskehøyden, så forsvinnende lite (0,1-0,3 bar) i forhold til arbeidstrykket (50-350 bar) at vi kan se bort fra det.

Hydrostatisk vektstang

$$F_2 = F_1 \cdot \frac {A_2}{A_1}$$

Kontinuitetslikningen

Ved en konstant væskestrøm er massestrømmen den samme i ethvert tverrsnitt der væsken strømmer

$$A\cdot v = konstant$$

Tap i hydrauliske komponenter

Alle deler av et hydraulikkanlegg vil gi trykktap når væsken strømmer igjennom. Dette kommer av friksjon, som gjør at litt av energien går over til varme

Tap i hydrauliske komponenter

Alle deler av et hydraulikkanlegg vil gi trykktap når væsken strømmer igjennom. Dette kommer av friksjon, som gjør at litt av energien går over til varme

Hydraulikkpumper

En hydraulikk pumpe og en hydraulikk motor har samme teoretiske virkemåte, men praktisk utføresle gjør at de skjelden kan brukes om hverandre

Hydraulikkpumper

Positiv pumpe

Med en positiv pumpe mener vi at det er tettning mellom innløp og utløp. Det vil si at det ikke kan "renne" hydraulikkvæske igjennom pumpen uten at den roteres.

Hydraulikkpumper

Inndeling av hydraulikkpumper

Hydraulikkpumper

Tannhjulspumpe

Hydraulikkpumper

Vingepumpe

Retningsventiler

Betegnelser

Ventiler får navn ut fra hvor mange tilkoblinger de har og hvor mange stillinger de har. Ventilen på bildet er en 4/3 retningsventil

Retningsventiler

Styring av sylinder med retningsventil

Retningsventiler

Konstruksjon

En hoved inndeling av retningsventiler går mellom setetetning og sleidetetning

Retningsventiler

Seteventiler

• I seteventiler er det enten en kule, kjegle eller en tallerken som tetingselement. Dette gir lekkasjefri sperring av strømmen
• Med seteventiler unngår en og bruke ekstraventiler for å indre at et stempel siger
• Seteventiler er enten 2/2 eller 3/2 venter, om de har flere er det en kombinasjon av flere i et hus

Retningsventiler

Sleideventiler

• En sleideventil består av ventilhus, ringkanal, sleide og styrekanaler
• Bilde viser en 3/2 ventil, når magnetene betjenes trekkes sleiden mot fjære på motsatt side, da åpnes en kanal mellom styrekanalene og ringkanalene.

Retningsventiler

Betjeningsmåter

Direkte manuell betjening

Retningsventiler

Betjeningsmåter

Direkte rullebetjening betjening

Retningsventiler

Betjeningsmåter

Direkte elektromagnetisk (solonoid) betjening

Trykkventiler

Trykkbegrensninsventiler

Trykkbegrensninsventiler

Ulike bruksområder for Trykkbegrensninsventiler

Trykkventiler

Forstyrte trykkbegrensninsventiler

Det er to problemer ved bruken av direktestyrte trykkbegrensningsventiler. Det ene er ventilkarakteristikken, se figuren til venstre. Problemet skyldes at fjærspennet øker etter hvert som ventilen åpner.

Trykkventiler

Forstyrte trykkbegrensninsventiler

Et annet problem som oppstår ved store volumstrømmer, er de storekreftene som oppstår på grunn av de store dimensjonene. For eksempel, ved en volumstrøm på 400 l/min er det aktuelt å benytte en 32 mm ventil. Da blir arealet som trykket virker på:

$$A=1.6^2 \cdot 3.14 = 8 cm^2 $$

Hvis ventilen skal åpne ved 200 bar, må fjærkraften som holder ventilen stengt, være:

$$F=p \cdot A= 200bar \cdot 8cm^2= 16 000 N$$

Trykkventiler

Forstyrte trykkbegrensninsventiler

Trykkventiler

Trykkreduksjonsventiler

Vi har nå sett på ventiler som er stengt i utgangsstillingen (trykkløse og ubetjente). En annen gruppe ventiler er åpen i utgangsstillingen (hvilestillingen), disse er trykkreduksjonsventiler.

Trykkreduksjonsventiler

Direktestyrte Trykkreduksjonsventiler

Disse ventilene benyttes til å redusere trykket til et lavere nivå i en del av hydraulikksystemet. For å få til det registrerer vi styretrykket på utløpssiden av ventilen, der vi har det reduserte trykket.

Trykkreduksjonsventiler

Forstyrte trykkreduksjonsventiler

En forstyrt trykkreduksjonsventil fungerer etter det samme prinsippet som en forstyrt trykkbegrensningsventil. Forskjellen ligger i at tetningselementet på hovedventilen arbeider etter sleideprinsippet og holdes åpent i utgangsstillingen. Figuren til venstre viser en variant av ventilen.

Trykkreduksjonsventiler

Sikring mot ytre krefter

Ytre krefter som virker på en sylinder, kan forårsake et høyere trykk enn det som er innstilt for kretsen. Fordi trykkreduksjonsventilen i slike tilfeller forsøker å stenge helt, kan det være aktuelt å sette inn en trykkbegrensningsventil i kretsen.

Trykkreduksjonsventiler

Treveis trykkreduksjonsventil

Symbolet viser at ventilen i utgangspunktet fungerer som en trykkreduksjonsventil som går mot stengt stilling mellom innløpet og utløpet når trykket stiger. Hvis trykket stiger ytterligere, dannes det en forbindelse mellom utløpssiden og tankløpet. Nå virker ventilen som en trykkbegrensningsventil. Figuren til venstre viser tre forskjellige måter å tegne symbolet på.

Volumstrømsventiler

Ventiler som brukes til å styre volumstrømmen, finnes i to utgaver: rene strupeventiler og trykk-kompenserte ventiler. For begge typene gjelder det at de alene ikke kan styre volumstrømmen. Ventilen fungerer som en innsnevring, og dermed forårsaker den en kunstig belastning i systemet. Trykkøkningen som oppstår som følge av denne belastningen, får enten en trykkbegrensningsventil til å åpne og slippe uten del av væskestrømmen til tanken, eller en trykkstyrt variabel pumpe reagerer på trykkøkningen og reduserer fortrengningsvolumet.

Strupeventiler og volumstrømsregulatorer

Gjennomstrømningen i en struping (innsnevring) er avhengig av trykkforskjellen mellom innløpet og utløpet på strupingen. Den er proporsjonal med kvadratroten av trykkforskjellen.

$$Q \propto \sqrt{\Delta p}$$

Volumstrømsregulatorer

Gjennomstrømningen i en struping (innsnevring) er avhengig av trykkforskjellen mellom innløpet og utløpet på strupingen. Den er proporsjonal med kvadratroten av trykkforskjellen.

$$Q \propto \sqrt{\Delta p}$$

Enkle tilbakeslagsventiler

På figuren ser du forskjellige bruksområder for tilbakeslagsventiler. Ventil 1 skal forhindre at væsken renner ut av pumpa når den stopper.Ventil 2 sørger for en trykkforspenning (1—4 bar) i returledningen. Det kan være aktuelt hvis det er stor høydeforskjell i anlegget, for å hindre at væsken renner tilbake til tanken, og hindre at anlegget «tømmes» når det stopper. De fire tilbakeslagsventilene (3) utgjør en likeretter for volumstrømsregulatoren (4).

Enkeltvirkentde sylinder

Dobbeltvirkentde sylinder

Ulike utførelser av sylinder

Endedemping

Motorer

Skråplanmotor

Akumulatorer

Akumulatorer