Hidrauličke pumpe - uopšteno

Hidrauličke pumpe su pretvarači određenog vida ulazne energije (električne, mehaničke) u hidrauličku, od čijih performansi u najvećem delu zavise performanse hidrauličkog sistema. Analogno pumpi u čovekovom organizmu, pumpa u hidrauličkom sistemu može se nazvati SRCEM sistema. Zato je mnogo važno kakav smo izbor napravili na početku (u fazi projektovanja sistema) i kako brinemo o pumpi tokom eksploatacije hidrauličkog sistema. Pošto postoji izvesna podela pumpi u odnosu na princip rada, ovde je važno reći da pumpe koje se koriste u hidrauličkim (ili hidrostatičkim) sistemima su zapreminske pumpe. To znači da promenom zapremine radne komore pumpa stvara potpritisak (kada se ostvaruje usis) i natpritisak (kada se ostvaruje potis), slično kao kod cilindra motora SUS. Još jedna veoma bitna stvar koju treba napomenuti u vezi pumpi jeste da PUMPA GENERIŠE PROTOK, a ne pritisak. U ovome puno ljudi greši, zato što je pritisak posledica otpora, a po izlasku ulja iz pumpe, ako nema nikakve prepreke na putu, uvek se dobija protok. Dakle, fluid se neprestano potiskuje u sistem, a kao posledica sabijanja (kompresije) fluida, dolazi do porasta pritiska u sistemu do granica izdržljivosti najslabije karike tog sistema, odnosno do granične vrednosti pritiska na koju je podešen glavni ventil za ograničenje pritiska. Ipak, pumpa mora biti dimenzionisana i konstruisana tako da podržava rad (odnosno da je operativna) do određene vrednosti pritiska, te su zato pumpe, ove vrste, robusne i izrađene od kvalitetnih materijala, visokog kvaliteta površinske obrade.

Osim prema principu rada, pumpe se mogu podeliti i u odnosu na konstrukciju, gde pumpa dobija ime po radnom elementu koji vrši funkciju promene zapremine. Prema tome, pumpe se mogu podeliti na:

• Zupčaste,
• Klipne,
• Krilne,
• Vijčane,
• Membranske,
• Peristaltičke.

Prva tri tipa pumpi se pretežno koriste u hidrauličkim sistemima. Svaka od njih ima podvarijantna konstrukciona rešenja tako da zupčasta pumpa može biti: klasična (sa zupčanicima sa spoljašnjim ozubljenjem), zatim pumpa sa unutrašnjim ozubljenjem i gerotor pumpa. Kao prvo klipne pumpe mogu biti klipno-radijalne (gde su klipovi postavljeni upravno na osu rotacije rotora) i klipno-aksijalne (gde su klipovi postavljeni paralelno sa osom rotacije rotora), a kao drugo navedene podvarijante imaju svoje podvarijante. Klipno-radijalne se dele na: pumpe kod kojih su klipovi smešteni u rotoru i pumpe kod kojih su klipovi smešteni u statoru. Klipno-aksijalne pumpe se dele na: pumpe sa nagibnom pločom i pumpe sa nagnutim dobošem. Krilne pumpe slično klipno-radijalnim mogu da se podele na: krilne pumpe sa krilcima smeštenim u statoru, krilne pumpe smeštene u rotoru. Sve osim zupčastih pumpi, pored konstrukcije koja omogućava konstantan kapacitet, mogu biti sa promenljivim kapacitetom, što znači da prema potrebi korisnik sistema može ručno da menja izlaznu vrednost protoka ili automatski sistem sam reguliše tu vrednost u zavisnosti od predefinisanih parametara (pritisak, snaga).

Pumpe karakterišu veličine kao što su kapacitet Q (l/min), nominalni radni pritisak p (bar) i maksimalni dozvoljeni broj obrtaja n (o/min).

Na cenu jedne hidrauličke pumpe utiču sledeći faktori: konstruktivno rešenje, vek trajanja, vrednost protoka (kapaciteta), vrednost radnog (nominalnog) pritiska, maksimalni broj obrtaja.

Simbol za pumpu u šemi je dat na slici 1. Jedino što nam ovaj simbol saopštava je da se radi o pumpi. Na osnovu njega ne znamo koja je konstrukcija pumpe u pitanju, niti išta o njenim radnim karakteristikama. Zato je uobičajeno da se pored ovog simbola na šemi upišu podaci ili bar pozicija, a u sastavnici (dokument koji prati šemu hidrauličkog sistema) se daju tehničke specifikacije pumpe.

Vrste ulja za hidrauličke sisteme

Analogno svrsi postojanja krvi u čovekovom organizmu, ulje se može nazvati KRV hidrauličkog sistema. S obzirom da obavlja zadatke slične onima koje obavlja krv u ljudskom organizmu, ulju mora da se posveti posebna pažnja (o tome ću pričati više u nekom narednom tekstu). Ulja za hidrauličke sisteme su klasifikovana prema ISO 6743-4 na sledeće kategorije: mineralna, vatrootporna i biorazgradiva hidraulička ulja. Kada su mineralna ulja u pitanju, koja inače imaju najširu primenu, postoje ulja sa sledećim oznakama:

• ISO - L - HH (mineralno mazivo bez inhibitora korozije) - danas se gotovo nigde ne koriste;

• ISO - L - HL (mineralno mazivo HH klase sa dodatim inhibitorima korozije i poboljšanom otpornošću na oksidaciju) - koriste se u aplikacijama koje nemaju posebne zahteve u pogledu otpornosti na habanje;

• ISO - L - HM (mineralno mazivo HL klase sa dodatim antihabajućim aditivima) - najšire korišćena klasa ulja za različite aplikacije;

• ISO - L - HR (mineralno mazivo HL klase sa povišenim indeksom viskoznosti);

• ISO - L - HV (mineralno mazivo HM klase sa povišenim indeksom viskoznosti) - namenjena prvenstveno za hidrauličke sisteme u mobilnim aplikacijama;

• ISO - L - HG (mineralno mazivo sa dodatim anti-stick-slip aditivima) - uobičajeno se koriste kod hidrauličkih sistema za liftove i kranove.

Vatrootporna hidraulička ulja su namenjena za aero-nautičke aplikacije, rudarske, i aplikacije hidrauličkih sistema u čeličanama, valjaonicama i sl. (kovačke prese, valjaoničke pruge i ostalo). Ova ulja imaju značajno višu tačku paljenja kako bi se povećala bezbednost operatera, minimizovao rizik od požara i štete na mašinama i opremi. Kada su vatrootporna ulja u pitanju, postoje ulja sa sledećim oznakama:

• ISO - L - HFA-E (emulzija ulje u vodi, gde je ulje na bazi mineralnog ili sintetičkog estera);

• ISO - L - HFA-S (rastvori hemikalija na vodenoj bazi, bez prisustva mineralnog ulja, sa sadržajem vode > 80%);

• ISO - L - HFB (emulzija voda u ulju, sa sadržajem mineralnog ulja oko 60%);

• ISO - L - HFC (rastvori na bazi voda-polimeri, sa sadržajem vode > 35%)

• ISO - L - HFD-R (fluidi na bazi sintetičkih fosfat estera bez sadržaja vode);

• ISO - L - HFD-S (fluidi na bazi hlorisanih ugljovodonika bez sadržaja vode);

• ISO - L - HFD-T (fluidi koji predstavljaju smešu HFD-R i HFD-S);

• ISO - L - HFD-U (drugi fluidi na sintetičkoj bazi višeg stepena vatrootpornosti u odnosu na prethodne klase).

Biorazgradiva hidraulička ulja predstavljaju grupu ulja koje karakteriše činjenica da su izrađena od baznog ulja i aditiva koji imaju najmanji mogući negativni efekat na okruženje (u slučaju da ulje istekne van hidrauličkog sistema u kojem se koristi). Najvažnija svojstva ovih ulja kod njihovog testiranja za dobijanje odgovarajućeg sertifikata jesu biorazgradivost i eko-toksičnost. Koriste se u aplikacijama gde postoji opasnost od kontaminacije površinskih voda, poljoprivrednog zemljišta ili šumskog zemljišta, usled havarije na radnim mašinama i isticanja ulja u okruženje. Kada su biorazgradiva ulja u pitanju, postoje ulja sa sledećim oznakama:

• ISO - L - HEPG (polialkilen glikoli);

• ISO - L - HETG (trigliceridi - biljna ulja);

• ISO - L - HEES (sintetički estri);

• ISO - L - HEPR (polialfaolefini i druga jedinjenja slična ugljovodonicima).

Ulja su veoma bitan element u konstrukciji hidrauličkog, pa i bilo kojeg drugog sistema koji sadrži mazivo, jer za razliku od elemenata kao što su zupčanik, ležaj, remenica, vratilo i slično, ulja imaju višestruku ulogu i pred njih se postavljaju daleko veći zahtevi. Radi ilustracije zupčanik služi isključivo radi prenosa obrtnog momenta (snage), dok ulje u hidrauličkom sistemu prenosi snagu, ali pri tome treba i da podmazuje i štiti elemente od habanja i korozije, da odvodi generisanu toplotu na lokalu, da zaptiva, da ispira sistem od nečistoća i tako dalje.