Home | LinksRegulations | Aircraft - Rocket Technology | Photo Gallery | Accident reports

ΑΝΤΛΙΑ ΥΔΡΑΥΛΙΚΗΣ ΙΣΧΥΟΣ (ΕΜΒΟΛΟΦΟΡΟΣ)

Click here for English version

 Σκοπός της αντλίας ισχύος του υδραυλικού συστήματος είναι να μετατρέψει την μηχανική ιπποδύναμη σε υδραυλική ιπποδύναμη. Οι εμβολοφόρες παλινδρομικές αντλίες μεταβλητού εκτοπίσματος επιτυγχάνουν ογκομετρικές αποδόσεις της τάξεως του 98%, ενώ διατηρούν υψηλότατες πιέσεις από 1500 έως και 6000 λίβρες ανά τετραγωνική ίντσα (psi). Ο συνολικός βαθμός απόδοσής τους ανέρχεται στο 92%, και η αντλητική τους ικανότητα έως και 50 γαλόνια το λεπτό. Η εμβολοφόρος παλινδρομική αντλία υδραυλικής ισχύος που θα παρουσιάσουμε εδώ, έχει μέγιστο ρυθμό παροχής 37-1/2 γαλόνια ανά λεπτό στις 3750 στροφές ανά λεπτό και πίεση 3000 λίβρες ανά τετραγωνική ίντσα (psi). Είναι διβάθμια, (φυγοκεντρικό και εμβολοφόρο τμήμα), μεταβλητού εκτοπίσματος, δια της πιέσεως αντισταθμιζόμενη μονάδα, ικανή να λειτουργεί σε δυο διαμορφώσεις, την ‘’κανονική’’ και την ‘’αποσυμπιεσμένη’’.

Η πρώτη βαθμίδα της αντλίας είναι το ενισχυτικό στάδιο εισαγωγής και αποτελείται από μια βαθμίδα φυγοκεντρικού στροφείου, η οποία ανεβάζει την πίεση της εισαγωγής στις 35 λίβρες ανά τετραγωνική ίντσα (psi), ούτως ώστε να εξασφαλιστεί ότι δεν θα αναπτυχθεί σπηλαίωση στο δεύτερο στάδιο της αντλίας. Η ύπαρξη του πρώτου σταδίου, της πρώτης βαθμίδας, δεν είναι φυσιολογικά απαραίτητη, επιτρέπει όμως την λειτουργία της αντλίας με πλήρες φορτίο και πίεση εισαγωγής χαμηλή έως και 5 λίβρες ανά τετραγωνική ίντσα (psi).

Έμβολο αντλίας υδραυλικού όπου διακρίνεται η οπή στο πέλμα έδρασης

απ' όπου ''διαρρέει'' υδραυλικό υγρό για την υδραυλική εξισορρόπηση 

Άλλη όψη απο το ίδιο έμβολο όπου διακρίνεται το σφαιρικό άκρο

του εμβόλου μέσα στο πέλμα έδρασης

 

Το δεύτερο στάδιο του αντλητικού μηχανισμού αποτελείται από ένα περιστρεφόμενο κύλινδρο, (μοιάζει με μύλο πιστολιού), που περιέχει εννέα έμβολα. Ο περιστρεφόμενος κύλινδρος στηρίζεται και περιστρέφεται από τον κεντρικό άξονα οδήγησης της αντλίας, που εδράζεται σε δυο σημεία, στο σημείο εισόδου του άξονα με ένα σφαιροτριβέα, και στο αντίθετο άκρο του φυγοκεντρικού στροφείου σε βελονοειδή τριβέα πάνω στο σώμα της αντλίας.

Τα έμβολα στηρίζονται στον περιστρεφόμενο κύλινδρο, (τοποθετημένα μέσα στις οπές του όπου και παλινδρομούν), και συνδέονται με την κεκλιμένη περιστρεφόμενη πλάκα δια μέσω των υδραυλικώς εξισορροπημένων πελμάτων. Υδραυλικό υγρό με την πίεση του συστήματος περνάει δια μέσω μικρών οπών από τα κοίλα έμβολα στο πέλμα του κάθε εμβόλου, ούτως ώστε να παρεμβάλλεται μεταξύ αυτού και της κεκλιμένης πλάκας για την ελαχιστοποίηση των φθορών. Υδραυλικά επίσης αντισταθμίζεται, (εξισορροπείται) και η αξονική ώθηση που εφαρμόζεται πάνω στον περιστρεφόμενο κύλινδρο. Η κεκλιμένη περιστρεφόμενη πλάκα είναι η αιτία που τα έμβολα παλινδρομούν καθώς αυτά περιστρέφονται μαζί με τον κύλινδρο. Η κεκλιμένη πλάκα στηρίζεται πάνω στο ζύγωθρο (yoke) με την βοήθεια της πλάκας συγκράτησης (hold-down plate). Η διαδρομή των εμβόλων, και κατ' επέκταση και η παροχή της αντλίας, αυξομειώνεται με την μεταβολή της γωνίας του ζύγωθρου και ταυτόχρονα και της κεκλιμένης περιστρεφόμενης πλάκας. Η γωνία κλίσης του ζύγωθρου (yoke), ελέγχεται από το έμβολο αντιστάθμισης, δια μέσω της βαλβίδας αντιστάθμισης.

Ο περιστρεφόμενος κύλινδρος στις οπές του οποίου παλινδρομούν τα έμβολα

Άλλη όψη του κυλίνδρου μαζί με ένα έμβολο

 

Καθώς ο μηχανισμός της αντλίας περιστρέφεται, υδραυλικό υγρό προερχόμενο από την δεξαμενή υδραυλικού η οποία είναι συμπιεσμένη με αέριο Άζωτο πιέσεως περίπου 50 λιβρών ανά τετραγωνική ίντσα (50psi), εισέρχεται δια μέσω της εισαγωγής, και στην συνέχεια περνάει στην φυγοκεντρική πρώτη βαθμίδα της αντλίας όπου η πίεση του υδραυλικού ανεβαίνει ελαφρά (περίπου 100 psi), για να οδηγηθεί στην συνέχεια δια μέσω οπών της πλάκας εφαρμογής στον κύλινδρο. Το υδραυλικό υγρό εισέρχεται στους κυλίνδρους καθώς τα έμβολα τραβιούνται έξω από τους κυλίνδρους λόγω της κλίσης της πλάκας όπου εδράζονται τα έμβολα, και με την βοήθεια της πίεσης που έχει ήδη αποκτήσει στην πρώτη βαθμίδα της αντλίας. Καθώς ο κύλινδρος συνεχίζει να περιστρέφεται, κλείνουν οι οπές της εισαγωγής και τα έμβολα αρχίζουν να ανεβαίνουν μέσα στους κυλίνδρους τους και να συμπιέζουν το υδραυλικό υγρό και να το ωθούν δια μέσω των οπών εξαγωγής της πλάκας εφαρμογής που είναι πια ανοιχτές. Εισαγωγή και εξαγωγή λαμβάνουν χώρα την ίδια στιγμή, καθώς τα μισά περίπου έμβολα αποσύρονται μέσα στους κυλίνδρους, ενώ τα άλλα μισά περίπου ανέρχονται μέσα στους κυλίνδρους και συμπιέζουν το υδραυλικό υγρό, με την φορά και την διαδρομή να καθορίζεται από την κλίση της πλάκας έδρασης.

Η παροχή της υδραυλικής αντλιας καθορίζεται ανάλογα με την ζήτηση από τα συστήματα του αεροπλάνου, ούτως ώστε να διατηρεί πάντα σταθερή την πίεση παροχής στις 3000 λίβρες ανά τετραγωνική ίντσα (psi), δια μέσω της κλίσης της πλάκας εδρασης των εμβόλων, κλίση που καθορίζεται από το έμβολο και την βαλβίδα αντιστάθμισης (compensator valve). Όταν η πίεση του συστήματος φτάσει τις 3000 λίβρες ανά τετραγωνική ίντσα (psi), η βαλβίδα αρχίζει να ανοίγει και επιτρέπει σε  πίεση να επιδράσει στο έμβολο ελέγχου της κλίσης της πλάκας. Καθώς η πίεση του συστήματος τείνει να ανέβει πάνω από τις 3000 psi, η αντισταθμιστική βαλβίδα συνεχίζει να ανοίγει έως τις 300 (+-50) psi όπου είναι πλέον τελείως ανοικτή. Όταν ανοίγει αρχικά η βαλβίδα η μείωση πίεσης δια μέσω αυτής είναι μεγάλη. Όσο όμως η πίεση του συστήματος αυξάνεται και η βαλβίδα ανοίγει παραπάνω η πτώση πίεσης δια μέσω αυτής μειώνεται, έτσι ώστε όταν η βαλβίδα είναι τελείως ανοιχτή πίεση περίπου 800 psi να επιδρά στο έμβολο. Η παρεχόμενη πίεση από την αντισταθμιστική βαλβίδα, πιέζει το έμβολο υποχρεώνοντας το να κινηθεί ενάντια στο ελατήριο. Η κίνηση του εμβόλου είναι ανάλογη της πίεσης που εφαρμόζεται από την αντισταθμιστική βαλβίδα. Καθώς το έμβολο κινείται ενάντια στο ελατήριο μειώνει την γωνία της κεκλιμένης πλάκας, μειώνοντας ταυτόχρονα την διαδρομή των εμβόλων, μειώνοντας τον όγκο του ρευστού που αντλείται, διατηρώντας την πίεση του συστήματος στα προκαθορισμένα όρια. Όταν το σύστημα απαιτεί μεγαλύτερη παροχη ρευστού, η πίεση θα τείνει να μειωθεί, προκαλώντας την έναρξη κλεισίματος της αντισταθμιστικής βαλβίδας που με την σειρά του θα προκαλέσει την μείωση της πίεσης που εφαρμόζεται στο έμβολο. Μειούμενης αυτής της πιέσεως, το έμβολο αρχίζει να υποχωρεί υπό την πίεση του ελατήριου, αυξάνοντας την γωνία της πλάκας, αυξάνοντας έτσι την  παροχη της αντλίας, κρατώντας την πίεση σταθερή παρά την αύξηση της ζήτησης.

Στην λειτουργία μηδενικής παροχής (blocked mode), μια βαλβίδα που ελέγχεται από σωληνοειδές πηνίο ενεργοποιείται σε ανοιχτή θέση στέλνοντας υδραυλική πίεση από την έξοδο της αντλίας στο πίσω μέρος της βαλβίδας αποκοπής (blocking valve), ούτως ώστε να απομονώσει την έξοδο από το υπόλοιπο υδραυλικό σύστημα. Ταυτόχρονα πίεση εξόδου της αντλίας εφαρμόζεται στο έμβολο αντιστάθμισης της αντισταθμιστικής βαλβίδας, και το αναγκάζει να κινηθεί σε θέση πέρα από την διαδρομή της κανονικής λειτουργίας. Η αντισταθμιστική βαλβίδα παύει πια να λειτουργεί και συνδέει το έμβολο έλεγχου της κλίσης της πλάκας άμεσα με την πίεση εξόδου της αντλίας. Τότε το έμβολο φέρνει την κεκλιμένη πλάκα σε τέτοια θέση (γωνία) που η έξοδος της αντλίας να μην  υπερβαίνει τις 800 psi, ουσιαστικά επιτρέποντας μόνο την αυτολίπανση της αντλίας. Σ’ αυτή την κατάσταση η αντλία είναι αποσυμπιεσμένη, δηλαδή η πίεση εξόδου είναι μηδενική.  

 

Τα έμβολα τοποθετημένα πάνω στην κεκλιμένη

 περιστρεφόμενη πλακα

 

Οι τύποι που ακολουθούν μπορούν να εφαρμοστούν για να υπολογιστούν η παροχή, η απορρόφηση ισχύος, η ογκομετρική και η συνολική απόδοση.  

Βιβλιογραφία : Boeing Aircraft Maintenance Manuals

Εξωτερική  όψη της αντλίας υδραυλικού όπως φαίνεται εγκατεστημένη

 στο κιβώτιο μετάδοσης κίνησης παρεκλομένων

 

Home | LinksRegulations | Aircraft - Rocket Technology | Photo Gallery | Accident reports