อุปกรณ์ไฮโดรนิวแมติก
อุปกรณ์ไฮโดรนิวแมติก (หรืออุปกรณ์ไฮโดรนิวแมติก ) คือระบบที่ทำงานโดยใช้น้ำและก๊าซในการเก็บพลังงานหรือขยายแรงทางกล อุปกรณ์เหล่านี้ถูกนำไปใช้ในงานต่างๆ เช่น ระบบเพิ่มแรงดันสำหรับอาคารสูง อุปกรณ์สะสมแรงกระแทกในเครื่องจักรอุตสาหกรรม และเครื่องอัดขนาดใหญ่
คำอธิบาย
อุปกรณ์ไฮโดรนิวแมติกเป็นเครื่องมือที่ทำงานโดยใช้น้ำและก๊าซ[ 1 ]ไฮโดรนิวแมติกหมายถึง ส่วนประกอบ นิวแมติก (ก๊าซ) และไฮดรอลิก (น้ำ) ที่จำเป็นสำหรับการทำงานของอุปกรณ์
อุปกรณ์สะสมแรงดันไฮโดรนิวแมติกหรืออุปกรณ์ลดแรงกระแทกจากการสั่นสะเทือน คืออุปกรณ์ที่ป้องกัน แต่ไม่ได้ดูดซับ บรรเทา หยุด ลดทอน หรือระงับแรงกระแทกที่เกิดขึ้นแล้ว ซึ่งหมายความว่าอุปกรณ์เหล่านี้จะป้องกันการเกิดคลื่นกระแทกในระยะเริ่มต้น อุปกรณ์เหล่านี้อาจรวมถึงอุปกรณ์ลดแรงกระแทกจากการสั่นสะเทือน อุปกรณ์สะสมแรงดันไฮโดรนิวแม ติก อุปกรณ์ป้องกัน ค้อนน้ำอุปกรณ์หยุดค้อนน้ำ และอื่นๆ
อุปกรณ์
ระบบกันสะเทือนแบบไฮโดรนิวแมติก
ระบบล็อคไฮโดรนิวแมติก
กลไกการหดตัวแบบไฮโดรนิวแมติก
อุปกรณ์ป้องกันค้อนน้ำไฮโดรนิวแมติก
อุปกรณ์ป้องกันค้อนน้ำแบบไฮโดรนิวแมติกคือห้องที่มีปริมาตรเพียงพอที่จะช่วยยืดระยะเวลาในการเร่งหรือลดความเร็วของการไหลโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงความดันอย่างกะทันหัน ดูเพิ่มเติมที่ถังขยายเมื่อมีคลื่นกระแทกของของเหลวที่ไม่สามารถอัดได้ภายในระบบท่อ โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่ความเร็วสูง มีโอกาสสูงที่จะเกิดค้อนน้ำ เพื่อช่วยป้องกันไม่ให้เช็คแกว่งกระแทกและทำให้เกิดค้อนน้ำ จึง มีการติดตั้ง เช็ควาล์ว แบบไม่กระแทกโดยใช้สปริง ช่วย แทนที่จะอาศัยการไหลหรือแรงโน้มถ่วงในการปิด การออกแบบแบบไม่กระแทกจะป้องกันการลดลงของความเร็วอย่างกะทันหันและการไหลย้อนกลับ[ 2 ]
ห้องป้องกันแรงกระแทกจากน้ำแบบไฮโดรนิวแมติกโดยทั่วไปจะถูกออกแบบมาให้มีชิ้นส่วนแยกที่ป้องกันการรั่วไหลของก๊าซเฉื่อยอัด ที่บรรจุไว้ล่วงหน้า อาจจะเป็น...
- วางไว้ใกล้กับวาล์วที่ปิดอย่างรวดเร็ว จะช่วยป้องกันปรากฏการณ์น้ำกระแทกได้
- ติดตั้งทันทีหลังจุดปล่อยน้ำของปั๊มที่เริ่มทำงานอย่างรวดเร็ว ลงในท่อที่เต็มไปด้วยของเหลวปริมาณมาก ช่วยลดแรงดันกระชากขณะเริ่มทำงาน
- ติดตั้งไว้ทันทีหลังปั๊ม ซึ่งเมื่อปั๊มหยุดทำงานกะทันหัน จะทำให้เกิดสุญญากาศขึ้น ซึ่งจะดึงของเหลวกลับไปยังปั๊ม ป้องกันการระเบิดจากการยุบตัว
รูปแบบต่างๆ ของการออกแบบ ได้แก่
- มีเยื่อกั้นที่ของเหลวสามารถไหลผ่านเข้าไปภายในได้ ใช้สำหรับของเหลวที่มีฤทธิ์กัดกร่อน เพื่อให้โลหะที่ใช้ทำห้องมีราคาถูกลง
- มีแผ่นกั้นแบบโลหะที่ยืดหยุ่นได้ เหมาะสำหรับใช้งานที่อุณหภูมิต่ำและสูงกว่าอุณหภูมิที่เหมาะสมกับแผ่นกั้น แบบยางยืดหรือแบบพลาสติก
- การติดตั้งตัวแยกก๊าซแบบลอยตัวเพื่อลดอัตราการดูดซับก๊าซที่บริเวณรอยต่อของของเหลว มักใช้ในห้องบรรจุที่มีขนาดใหญ่กว่า 500 แกลลอน
ตัวควบคุมปั๊มไฮโดรนิวแมติก
ตัวควบคุมปั๊มไฮโดรนิวแมติกให้การทำงาน
- ระบบควบคุมสำหรับปั๊มหลายตัวที่มีปริมาตรการส่งคงที่ ต้นทุนต่ำ และความซับซ้อนต่ำ เพื่อให้ได้อัตราการไหลที่แปรผันตามความต้องการโดยการเปลี่ยนแปลงความดันเล็กน้อย (เช่น +/- 10 psi) ในระบบ
- ระบบควบคุมการระบาย/หมุนเวียนของปั๊มในสภาวะไม่มีแรงดัน โดยไม่ต้องใช้สวิตช์แรงดันไฟฟ้า
ตัวควบคุมแรงดันเป็นกระบอกแรงดันที่มีชิ้นส่วนแยกที่เคลื่อนที่ได้อยู่ระหว่างก๊าซและของเหลว โดยชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่ได้นี้จะไปกระตุ้นการทำงานของวาล์วควบคุม ทิศทาง ตัวควบคุม แรงดันนี้ใช้ในวงจรหลังปั๊มซึ่งต่อด้วยท่อแยกที่มีวาล์ว และต่อจากวาล์วกันกลับ เพื่อให้ตัวอุปกรณ์นี้สามารถระบายของเหลวได้เฉพาะเมื่อแรงดันในระบบลดลงเท่านั้น
รูปแบบต่างๆ ของการออกแบบ ได้แก่
- มีก้านขับที่ยื่นออกมา และลูกเบี้ยวที่ต่อกับด้ามวาล์วควบคุมการทำงาน
- มีสวิตช์กกที่ทำงานด้วยสนามแม่เหล็ก
- มีระบบส่งสัญญาณอินฟราเรดเพื่อระบุตำแหน่งของตัวคั่น
ตัวกรองการเต้นของชีพจรแบบไฮโดรนิวแมติก
ตัวกรองการสั่นสะเทือนแบบไฮโดรนิวแมติกส์ช่วยลดขนาดของการเปลี่ยนแปลงความดัน ซึ่งมีความเร็วประมาณ 1.4 กิโลเมตรต่อวินาที อุปกรณ์เหล่านี้ถูกนำไปใช้ในอุตสาหกรรม
ตัวกรองแบบไฮโดรนิวแมติกแบบพัลส์เป็นภาชนะรับแรงดันที่มีทางเข้าและทางออกแยกกัน สามารถเชื่อมต่อกับระบบท่อเพื่อให้การเปลี่ยนแปลงแรงดันทั้งหมดต้องพยายามผ่านห้องดังกล่าว ทางเข้าและทางออกของห้องดังกล่าวมีเส้นผ่านศูนย์กลางที่สัมพันธ์กับเส้นผ่านศูนย์กลางของห้องซึ่งให้ค่าสัมประสิทธิ์การไหลสูง และไม่มีพื้นผิวสะท้อนใดๆ อยู่ใกล้เคียง ไม่มีการเปลี่ยนแปลงอย่างฉับพลันในพื้นที่หน้าตัดของทางเดินการไหลที่จะสะท้อนคลื่นแรงดัน กล่าวคือ ไม่มีแผ่นรูพรุน รูปแบบต่างๆ รวมถึงอุปกรณ์แบบผสมผสาน "ใช้งานได้สองวัตถุประสงค์" ที่ช่วยลด "หัวเร่ง" โดยใช้การกักเก็บก๊าซ
อุปกรณ์เหล่านี้มีการใช้งานโดยพิจารณาจากการตอบสนองความถี่
- สำหรับการสั่นสะเทือนที่มีความถี่สูงกว่า 100 เฮิรตซ์ (เช่น สำหรับปั๊มความเร็วสูงและระบบท่อทั้งหมดที่มีความยาวน้อยกว่า 80 หลา): ห้ามใช้อุปกรณ์ที่มีชิ้นส่วนเคลื่อนที่
- สำหรับความถี่การเต้นของชีพจรต่ำกว่า 100 เฮิรตซ์: อุปกรณ์ที่มีชิ้นส่วนเคลื่อนที่บางชนิดซึ่งมีลักษณะการตอบสนองของเยื่อหุ้มเซลล์ที่ทราบแล้ว
ตัวลดหัวเร่งความเร็วไฮโดรนิวแมติก
ตัวลดแรงดันเร่งไฮโดรนิวแมติกช่วยลดมวลของของเหลวที่ต้องเร่งเมื่อความเร็วการไหลเปลี่ยนแปลง ภายในระบบท่อ ความดันจะเพิ่มขึ้นเมื่อมีปริมาตรของของเหลวอยู่ แรงดันเร่งนี้จำเป็นต้องลดลงเพื่อป้องกันความเสียหายต่อส่วนประกอบของปั๊มและเสียงดังเกินไป[ 3 ]โดยทั่วไปอุปกรณ์เหล่านี้สามารถติดตั้งได้ในทุกทิศทาง โดยอุปกรณ์สามารถเชื่อมต่อโดยตรงกับวาล์วตรวจสอบการดูดใต้ปั๊มหรือโดยตรงกับวาล์วตรวจสอบการปล่อยในแนวตั้งหรือแนวนอนใดๆ ก็ได้ เพื่อลดความยาวของมวลคอลัมน์ของเหลวที่จะประสบกับการเปลี่ยนแปลงความเร็ว การเชื่อมต่อปั๊มแยกออกจากการเชื่อมต่อระบบ เพื่อไม่ให้เกิดการเปลี่ยนแปลงแรงดันเร่งเนื่องจากการเคลื่อนที่ไปมาภายในพอร์ตเดียว
การใช้งานอุปกรณ์ลดแรงดันไฮโดรนิวแมติก ได้แก่
- ลดต้นทุนพลังงานขับเคลื่อนที่จำเป็นสำหรับปั๊มทุกชนิด
- ลดต้นทุนด้านเส้นผ่านศูนย์กลางท่อและความหนาของผนังท่อ (schedule) ของระบบท่อทุกชนิด
- ลดความเหนื่อยล้าและเพิ่มความปลอดภัยของระบบท่อแรงดันทุกประเภท
- เพิ่มความแม่นยำและระบบอัตโนมัติในการควบคุมเครื่องมือวัดแรงดันและอัตราการไหลทุกชนิด
- อายุการใช้งานของอุปกรณ์หมุนและค่า MTBF เพิ่มขึ้น
- ลดระยะเวลาที่ระบบหยุดทำงาน
รูปแบบต่างๆ ของการออกแบบ ได้แก่
- สำหรับระบบปั๊มสารเคมีและกระบวนการผลิต: ใช้เมมเบรนPTFE
- สำหรับตะกอนและสารละลายข้น: ต้องมีทางเดินไหลที่ชัดเจนและไม่มีสิ่งกีดขวางโดยตรงจากทางเข้าสู่ทางออก
- โดยทั่วไปแล้ว การมีตัวคั่นกระเพาะปัสสาวะที่ทำจากวัสดุยืดหยุ่นได้จะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานได้
ตัวลดแรงสั่นสะเทือน
การใช้คำอย่างไม่ถูกต้อง
ผู้ผลิตอุปกรณ์ลดแรงดันกระแทกบางรายจำหน่ายสินค้าที่ไม่ได้ช่วยลดแรงดันกระแทกจริง ๆ ความสามารถในการอัดตัวของก๊าซ ซึ่งมักเป็นไนโตรเจนเพราะเป็นก๊าซเฉื่อยที่อุณหภูมิปกติ จะกักเก็บการเปลี่ยนแปลงปริมาตรอย่างฉับพลัน การกักเก็บการเปลี่ยนแปลงปริมาตรอย่างฉับพลันนี้ทำให้ปริมาตรสามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยอาศัยแรงดันก๊าซที่อ่อนนุ่ม โดยไม่จำเป็นต้องเร่งของเหลวทั้งหมดในระบบให้พ้นทางเพื่อรับมือกับปริมาตรใหม่ที่มาจากปั๊ม ดังนั้น เนื่องจากปริมาตรทั้งหมดในระบบไม่จำเป็นต้องถูกเร่งอย่างฉับพลัน แรงดันกระแทกจึงช่วยป้องกันไม่ให้เกิด "แรงเร่ง" (แรงดัน) ดังนั้นแรงดันกระแทกจึงไม่เกิดขึ้นตั้งแต่แรก และจึงไม่ถูกลดทอนเลย แรงดันก๊าซเพียงแค่ช่วยให้สามารถกักเก็บการเปลี่ยนแปลงปริมาตรได้เท่านั้น สิ่งที่ผู้ผลิตจำหน่ายนั้นเป็นเพียงถังเก็บของเหลว ไม่ใช่สิ่งที่ช่วยลดพลังงาน
ตัวสะสมไฮโดรนิวแมติก
อุปกรณ์สะสมของเหลวแบบเติมของเหลวไว้ล่วงหน้าโดยใช้แรงดันแก๊ส (สปริง) เรียกว่า อุปกรณ์สะสมไฮโดรนิวแมติก คำว่า "ไฮโดร" มาจากคำว่า "มีของเหลว (เช่น น้ำ) เกี่ยวข้อง "นิวแมติก" มาจากคำว่า "มีแก๊ส (เช่น อากาศ) เกี่ยวข้อง และ "สะสม" มาจากจุดประสงค์เพื่อเก็บหรือสะสมปริมาตรของเหลวโดยการอัดแก๊สอย่างง่าย อุปกรณ์เหล่านี้มีลักษณะเฉพาะคือมีจุดเชื่อมต่อของเหลวเพียงจุดเดียวที่ต่อกับข้อต่อรูปตัว "T" ในระบบ
ไม่ใช่ระบบไฮโดรนิวแมติก
นอกจากนี้ยังมีตัวสะสมแรงดันรูปแบบอื่นๆ ที่ใช้ในระบบไฮดรอลิก เช่นสปริงขดลวดและลูกสูบปิดผนึก แต่รูปแบบเหล่านี้ไม่เป็นที่นิยมมากนัก ดังนั้นตัวสะสมแรงดันไฮดรอลิก จึง ไม่จำเป็นต้องเป็นตัวสะสมแรงดันไฮโดรนิวแมติกเสมอไป