EN
Et hydraulisk system kan ikke fungere uden kernekomponenter såsom hydrauliske pumper, hydrauliske ventiler, hydrauliske motorer og hydrauliske cylinder. Nogen måske spørger: Da vand er til stede overalt og billigt, kan vi så ikke direkte bruge vand i stedet for hydraulikolie?
Svaret er: Teoretisk set kan det fungere, men konsekvenserne er ikke ideelle. Det er som at bruge en almindelig cykel til at trække en lastbil – den kan bevæge sig et par gange, men forvent ikke ydeevne eller levetid. Lad os se på årsagerne fra fem aspekter nedenfor.
1. Utilstrækkelig smøring
Princip: Hydraulikolie danner en stabil oliefilm på metaloverfladen (væske-smøring/elastisk væske-smøring), hvilket omdanner direkte metal-til-metal-kontakt til "olie-olie"-skærning og dermed betydeligt reducerer slid og varmeudvikling. Vand danner næsten ingen film, og dets grænse-smøringsevne er næsten nul.
Reference-skala: Dynamisk viskositet af vand ved 20 ° C ≈ 1 MPa · °C; Den dynamiske viskositet af ISO VG 32-hydraulikolie ved 40 ° °C er ca. 25–30 mPa · ·s (svagt afhængig af densiteten). Vand er 20–30 gange tyndere end almindelig hydraulikolie.
Områder, der er særligt udsatte for problemer:
Gearpumpens sideplade/tandflade-slid, kæbning og klistring;
Friktionsfladen mellem skovlens spids i skovlpumpen og den faste ring er ridset og blålig;
Stempelpumpens stempelcylinderrør og dets indre overflade samt skråskiveens glidesko-overflade: tør friktion;
Den lille spalte mellem ventilstiften og ventilhuset (i størrelsesorden få mikrometer) kan blive "fjedret" og klistre fast efter tabt smøring.
Eksempel
Udfør en testkørsel med en 25 MPa lavstrømningsplungerpumpe med rent vand; selv uden belastning kan der inden for få minutter til timer opstå en hurtig temperaturstigning og kraftig, unormal støj. Ved inspektion konstateredes, at overfladen på glidebåden var ridset, og at plungerens endeflade havde sorte og blå striber.
Hvis vingepumpen mister oliefilmen, vil den efter et par timers drift udvise skarpe, fløjtenlignende lyde og trykket vil ikke nå det nominelle værdi. Efter demontering vil der være tydelige "riller" langs kanterne af vingerne.
2. Korrosionsproblemer
Princip: Vand indeholder opløst ilt og elektrolytter, hvilket gør det sårbart over for elektrokemisk korrosion; samtidig fremmer det pittingkorrosion og spaltekorrosion. Vand kan også få almindelige tætnings- og elastiske materialer (f.eks. NBR, PU osv.) til at optage vand og svulme, hvilket accelererer aldring.
Områder, der er særligt udsatte for problemer: pittingkorrosion på kontaktfladen mellem ventilkernen og ventilkroppen → klæbning og krybning; Den chrompladerede lag på oliecylindrens stempelstang er korroderet, og tætningslæben er skærpet; Korrosion på sidepladen og indvendig væg i tandhjulspumpens kasse → abrasive partikler, der trænger ind i kredsløbet; Tætningselementet (NBR/PU) optager vand, reducerer hårdheden og undergår størrelsesændringer, hvilket resulterer i øget utæthed. Eksempel: Hvis udstyr til brug udendørs ikke tømmes og tørres i tide efter nedsænkning i vand, kan ventilkernen udvikle overfladisk rust inden for tre til fem dage, hvilket viser sig som forsinket funktion og rystende start. Nogle sprøjtestøbemaskiner forbinder fejlagtigt kølevand til det hydrauliske kredsløb, hvilket fører til rustpletter på cylinderrøret inden for få dage, efterfulgt af ridser på tætningslæben som følge af pittingkorrosion og en markant stigning i olieudtætheder.
3. Kavitationsrisiko
Princip: Vand har et lavt kogepunkt og en høj damptryk. Når det lokale tryk ved pumpeindgangen falder under vandets damptryk, vil det fordampes til bobler; som straks kollapser i højtrykszonen, hvilket genererer mikrostråler og stød bølger, der skaber pitter (kavitationspletter) ligesom ved sandblæsning. Referenceværdi: Vandets damptryk ved 60 ° °C er ca. 20 kPa, betydeligt højere end hydraulikoliens damptryk; derfor er kavitation mere sandsynlig under de samme indåndingsforhold. Områder, der er særligt udsatte: tandhjuls-pumpens tænder – sidepladens indgangsområde, skovlpumpeindgangskammeret, kolbepumpens fordelingsplades sugervindue; lokale lavtryksområder ved stramningsåbninger og skarpe kanter.
Eksempel
En tandhjuls-pumpe på 30 L/min vil ved drift med vand ved 1500 omdr./min og med en lang sugehose/fint filterelement frembringe en "sandpapirlyd/bzzz-lyd". Efter et par dage vil sidepladen vise pitting og halvmåneformede fordybninger, og den volumetriske effektivitet vil falde fra 90 % til 60–70 %.
Den lille åbning i ventilen reducerer strømmen af vandmedium. Under høje temperaturforhold findes der ofte nåleformede pittingsfor dybninger på ventilkernen og sædet, hvilket fører til øget intern utæthed og støj.
4. Princip om utilstrækkelig viskositet: Tætningen og utæthedsstyringen i hydrauliske systemer er stærkt afhængig af mediumets viskositet. Med andre ord er den laminære utæthed QleakQ_{\text{leak}} Qleak i spalten tilnærmelsesvis proportional med 1/ μ 1/\mu1/ μ (når geometrien og trykforskellen er faste). Når mediumet skiftes fra 30 mPa · s til 1 mPa · s, kan den teoretiske utæthed forøges med flere tiere gange.
5. Temperaturfølsomhedsprincippet: Når vand fryser ved 0 ° C udvider volumen med ca. 9 %, hvilket forårsager revner i tyndvæggede dele/rørledninger; Ved høje temperaturer intensiveres fordampningen, og damptrykket stiger, hvilket fører til hyppigere kavitation og tryksvingninger. Hydraulikolie er udstyret med viskositets-temperaturforbedrer og antioksidant og har et bredt arbejdstemperaturområde.
På stedet påvirkning: Lav temperatur: Fryse → pumpeindsugning/skalthus revner; Påvirkningen er betydelig i øjeblikket for start, hvilket får tætningslæben til at blive "brudt op"; Høj temperatur: Hyppig kavitation og kavitation ved pumpeindgangen; Trykpulsationer og støj stiger, hvilket får udførelseskomponenterne til at svinge hurtigt.
Eksempel
Udendørsudstyr i nord blev under nulfahrenheit om natten, og restvandet i rørledningen fros. Den følgende dag opstod fine revner på tandhjulspumpens hus ved start;
Ved metallurgisk kontinuerlig støbning på et sted med en omgivelsestemperatur på 60–70 ° C: Testkredsløbet, hvor vand anvendes som medium, oplever ofte pumpeendens støj og trykfald ved høje temperaturer. Det blev først efter at skifte tilbage til vand/ethylen-glykol-blanding, at systemet næsten stabiliseredes.
Direkte konsekvens: betydelig reduktion af volumetrisk effektivitet (mere udtalt ved højere tryk); langsom trykopbygning og krav om gradvis belastning; den indre utæthed i ventilkernen øges, hvilket medfører en forskel i systemets statiske tryk samt en temperaturstigning. Eksempel: Ved brug af vand som medium kan en tandhjulspumpe med et nominelt tryk på 20 MPa stadig rotere uden belastning, men den kan ikke opnå tryk under en belastning på 8–10 MPa; efter udskiftning af den samme pumpe med VG46-olie kan den genopnå et tryk på 18–20 MPa. Komponenter såsom servoproportionalventiler, som er ekstremt følsomme over for små spiller, oplever alvorlig nulpunktstæthed og drift, når de erstattes med et lavviskøst medium, hvilket gør det svært at stabilisere positionsløkken.
Ud fra de synspunkter, jeg har fremlagt, er hydraulikmotorer stadig mere kompatible med hydraulikolie.
Det bør dog bemærkes, at der findes vandbaserede hydraulikvæsker (HFA/HFB/HFC, f.eks. vand-ethylenglykol) inden for branchen samt pumper/vaner/tætnings- og materiale-systemer, der specifikt er udviklet til dem (rustfrit stål/nikkelpladering, keramik, EPDM/PTFE osv.). Dette hører dog under specialiseret systemteknik, og det er ikke tilstrækkeligt blot at erstatte det eksisterende oliesystem med vand.