Uređaji za rasterećenje motornih hidrauličnih pumpi

Snaga potrebna za pokretanje pumpe dobija se ili direktno od avionskog motora, ili pak od posebnog elektromotora.

Pogon pumpe direktno od avionskog motora više je rasprostranjen zbog mogućnosti dobijanja potrebne snage i potrebne brzine za izvršenje radnih operacija, kao i zbog manje težine i jednostavnog rukovanja. Međutim, ovakav pogon pumpe stvara u praksi izvesne teškoće zato što zahteva neprekidni rad pumpe za sve vreme rada motora, kako na zemlji tako i u vazduhu, iako radna operacija traje relativno kratko vreme.

Osim toga rad pumpe zahteva i ventil sigurnosti, koji ograničava njen pritisak, tako da sva dovedena mehanička energija prelazi u toplotu, izazivajući brzo zagrevanje hidro-ulja i pumpe do opasnih temperatura.

Zagrevanje hidro-ulja u hidrauličnoj instalaciji nije poželjno, jer se zbog smanjenja viskoziteta pogoršava zaptivanje, a osim toga, usled pritiska i povećanja temperature, dolazi do niza negativnih pojava, kao naprimer do razlaganja hidro-ulja, brzog trošenja pumpe i dr.

Radi sprečavanja zagrevanja hidro-ulja primenjuju se različiti rashlađivači ulja, ali isti ne rešavaju problem rasterećenja hidraulične instalacije i ne otstranjuju uzaludni gubitak snage i trošenje pumpe. Zbog toga su se pojavile hidraulične instalacije u kojima se pumpa, posle svršetka zadane radne operacije, isključuje ili rasterećuje od pritiska hidro-ulja i goni isto bez pritiska u rezervoar.

U primeni su sledeći sistemi, koji su podjednake vrednosti i mogu su upotrebiti na ma kom avionu u zavisnosti od njegove namene i težine:

• sistem sa mehaničkim isključivanjem pumpe,

• sistem sa ventilima rasterećenja,

• sistem sa specijalnim pumpama.

Sistem sa mehaničkim isključivačem pumpe

Najprostiji sistem za rasterećenje hidraulične instalacije je sistem sa mehaničkim isključivanjem pumpe. U šemi hidraulične instalacije prikazane na slici 1 primenjena je razvodna slavina (2) sa kanalima ugrađenim tako da je pri neutralnom položaju slavine linija pritiska spojena sa rezervoarom (6), dok se pri pomeranju slavine u radni položaj prekida veza sa rezervoarom i dobija u komorama radnih cilindara (1) pritisak određen regulisanjem ventila sigurnosti (4).

Slika 1 - Šema hidraulične instalacije

Nedostatak pomenutog sistema jeste opasnost da razvodna slavina posle završetka radne operacije ostane i dalje u radnom položaju, što bi dovelo do stalnog aktiviranja ventila sigurnosti, a time i do uzaludnog gubitka snage, brzog trošenja pumpe, pregrevanja i razlaganja hidro-ulja, pogoršavanja zaptivanja itd. Ta opasnost otklanja se putem specijalnih isključivača za automatsko spajanje pumpe sa rezervoarom, kojom se pilot oslobađa nepotrebne operacije, a takođe isključuje mogućnost pogreške i izbacivanja pumpe iz rada usled njenog pregrevanja. Ti automati stavljaju se u dejstvo najčešće preko hidro-ulja čiji se pritisak posle svršene radne operacije povećava i nadjačava opruge, učvršćivače i drugo, koji drže slavinu u radnom položaju, tako da se posle završetka radne operacije razvodna slavina automatski postavlja u neutralni položaj spajajući na taj način pumpu sa rezervoarom.

Slika 2 - Šema automatskog rasterećenja pumpe

Na slici 2 prikazana je šema automatskog rasterećenja pumpe koje je najčešće u upotrebi. Pumpa (1) kroz nepovratni ventil (2) potiskuje hidro-ulje u razvodnik (5) u kome se pod pritiskom opruga (4) nalaze vretena (6) i (7) koja regulišu priticanje hidro-ulja u jednu ili drugu komoru radnih cilindara. Ako se želi izvršiti neka operacija dovoljno je pritisnuti odgovarajuće vreteno koje upućuje hidro-ulje u određenu komoru radnog cilindra. Kada je operacija završena, pritisak hidro-ulja sve više raste, usled čega se otvara ventil sigurnosti (3) i hidro-ulje ulazi u komore razvodnika, gde su smeštene opruge (4), pritiskuje na aktivno vreteno i pomera ga u neutralni položaj, čime je ostvarena veza sa rezervoarom. Da bi se razvodnik mogao opet aktivirati pritiskivanjem odgovarajućeg vretena, potrebno je odvesti hidro-ulje iz komore gde su smeštene opruge (4), jer bi u protivnom usled nestišljivosti hidro-ulja, bilo onemogućeno pomeranje vretena. To je ostvareno postavljanjem cevčice (8) malog poprečnog preseka, koja spaja pomenute komore sa rezervoarom.

Sistem sa ventilima rasterećenja

Radi održavanja konstantnog pritiska i automatskog rasterećenja hidraulične instalacije posle izvršene operacije, primenjuju se specijalni regulatori pritiska tzv. ventili rasterećenja, koji istovremeno vrše funkciju osiguravanja pumpe od preopterećenja. Pod normalnim okolnostima, ventil rasterećenja nije aktiviran sve dok se u instalaciji ne pojave kakve neispravnosti ili smetnje, naprimer, zaglavljivanje u kretanju mehanizma stajnih organa, zakrilaca i dr., usled kakvog stranog tela, blata, iskrivljenog kapotaža itd. U tom slučaju pri jednom određenom pritisku, ventil rasterećenja prebacuje motornu pumpu na prazan hod, bilo da je porast pritiska nastao u hidrauličkoj instalaciji, bilo u akumulatoru.

Rasprostranjena su dva tipa regulatora pritiska: jedan tzv. mehanički i drugi koji se primenjuje uvek u kombinaciji sa akumulatorom. Prednost prvog tipa sastoji se u tome što ne zahteva obavezno postavljanje akumulatora, te se stoga znatno više upotrebljava.

Slika 3 - Mehanički tip ventila rasterećenja

Na slici 3 prikazan je prvi tip ventila rasterećenja tzv. mehanički, koji se sastoji iz cilindra (3) u kome se pod pritiskom opruge (6) nalazi klip (5) sa manžetama za zaptivanje (4). Pomoću skakavice (7) klip (5) je u vezi sa vretenom razvodnika (9) koji u svom krajnem levom položaju, kako je to prikazano na samoj slici, upućuje hidro-ulje dalje u hidrauličnu instalaciju, dok u krajnjem desnom položaju upućuje hidro-ulje u rezervoar i na taj način rasterećuje pumpu.

Ako se pritisak u hidrauličnoj instalaciji poveća iznad normalnog radnog pritiska za koji je proračunata opruga (6), klip (5) se pod dejstvom hidro-ulja pomera nadesno, savlađujući silu opruge (6), zahvata skakavicu (7) i okreće je oko osovine (8), pri čemu se vreteno razvodnika (9) takođe pomera nadesno i spaja priključak (10), kroz koji dolazi hidro-ulje iz motorne pumpe, sa kanalom (11) odakle hidro-ulje odlazi u rezervoar, tj. isključuje se pumpa iz hidraulične instalacije.

Ako sada pritisak u hidrauličnoj instalaciji padne ispod normalnog radnog pritiska, klip (5) pod dejstvom opruge (6) pomera se nalevo, zahvata skakavicu (7) i obrće je u suprotnom pravcu, pri čemu se vreteno razvodnika (9) takođe pomera nalevo i spaja priključak (10), kroz koji dolazi hidro-ulje iz motorne pumpe, sa kanalom (12) odakle hidro-ulje odlazi u hidrauličnu instalaciju, tj. uključuje se pumpa u hidrauličnu instalaciju. Pri ponovnom povećanju pritiska u hidrauličnoj instalaciji, klip (5) pomera se nadesno, sabijajući oprugu (6), zahvata skakavicu (7) i okreće je oko osovine (8), pomerajući vreteno razvodnika (9) nadesno i proces se na taj način ponavlja.

Da bi se vreteno razvodnika (9) brzo pomerilo iz krajnje levog u krajnje desni položaj i obratno, i da bi se onemogućilo zastajanje vretena (9) u nekom međupoložaju, predviđen je na skakavici (7) ispust u obliku brega na koji naleže rolna (1). Prilikom okretanja skakavice (7) oko osovine (8) nalevo ili nadesno bregasti deo skakavice (7) pomera rolnu (1) nalevo, sabijajući oprugu (2), koja je pritiskuje uz skakavicu (7), sve dotle dok rolna (1) ne pređe vrh bregastog dela skakavice (7). Čim je rolna (1) došla na drugu stranu bregastog dela skakavice (7), ona kotrIjajući se po strmom delu skakavice, brzo dovodi istu a time i vreteno razvodnika (9) u krajnji levi odnosno desni položaj, u kome su i skakavica i razvodnik osigurani dejstvom opruge (2) na rolnu (1).

Slika 4 - Ventil rasterećenja u kombinaciji sa akumulatorom

Na slici 4 prikazan je drugi tip ventila rasterećenja, u kombinaciji sa akumulatorom, primenjen na avionu N. A. B-25C. Ventil se sastoji iz tela napravljenog od durala u kome su izrađena dva cilindra (5) i (19). Cilindri su preko kanala (2) i (3) spojeni sa priključkom (1), koji je vezan sa rezervoarom, a osim toga kanalima (12) i (13) spojeni su između sebe. Hidro-ulje dolazi iz motorne pumpe kroz priključak (9) i kada pritisak naraste do 75 kg/cm², pomera se klip (7) nalevo i sabija opruge (6). Krećući se nalevo klip (7) omogućuje prolaz hidro-ulju iz priključka (9), kroz kanale (8), u prostor ispred čela klipa (7), odakle počinje kanal (2) koji je preko priključka (1) vezan sa rezervoarom. Čim se ova veza ostvari, pritisak u glavnoj liniji od motorne pumpe do ventila rasterećenja automatski opadne, opruge (6) potisnu klip (7) nadesno, čime se prekida veza između priključka (9) i priključka (1), koji je vezan sa rezervoarom.

Podešavajući prednapon opruge pomoću zavrtnja (4) moguće je aktivirati ventil rasterećenja pri manjim ili većim pritiscima.

Ako pritisak u akumulatoru prede određenu veličinu (~ 70 kg/cm²), pomera se klip (16) nalevo i preko kanala (15), izbušenog u klipu (16), i kanala (13) u telu ventila, dovodi se hidro-ulje u desnu komoru cilindra (11). Klip (10) se pod dejstvom hidro-ulja pomera nalevo i pri svom kretanju potiskuje klip (7), stvarajući tako vezu između priključka (9), kroz koji hidro-ulje dolazi iz motorne pumpe, i kanala (2), koji je preko priključka (1) spojen sa rezervoarom. Čim se ova veza ostvari, hidraulična instalacija biva rasterećena i pritisak u njoj opadne, a u isto vreme rasterećuje se i motorna pumpa i prebacuje na prazan hod.

Kad se pritisak u akumulatoru ili u hidrauličnoj instalaciji smanji, tada opruge (18) pomeraju klip (16) nadesno i prekidaju vezu izmedu desnog dela cilindra (11) i priključka (14), što omogućuje oprugama (6) da pomere klip (7) nadesno, prekidajući vezu priključka (9) sa priključkom (1) koji vodi u rezervoar.

Hidro-ulje koje se zadržalo u desnom delu cilindra (11) ispred klipa (10), potiskuje se kroz kanal (13) i kroz kanal (17) ulazi u cilindar (19), a odavde kroz kanal (3) i priključak (1) odlazi u rezervoar.

Sistem sa specijalnim pumpama

Zbog uštede pogonske energije i zaštite od zagrevanja, upotrebljavaju se u hidrauličnim instalacijama specijalne pumpe, koje se odlikuju time što pri postizanju određenog pritiska u instalaciji, smanjuju svoj kapacitet praktično do nule, a samim tim snižavaju i potrebnu snagu. Pritisak hidro-ulja pri izlazu iz pumpe zadržava pri tome svoju maksimalnu vrednost. Okretanjem slavine ili razvodnika pri ispunjenju radne operacije, izaziva se snižavanje pritiska u instalaciji i pumpa se prebacuje na puni kapacitet sa kojim radi do kraja operacije. Posle završetka operacije pritisak se povećava do maksimuma, usled čega se kapacitet pumpe ponovo smanjuje.

Primenom pumpi ovog tipa uprošćava se hidraulična instalacija i isključuju iz nje uređaji za rasterećenje (mehanički isključivači, ventili rasterećenja i dr.). Pumpe ovog tipa najčešće se upotrebljavaju u SAD i Engleskoj.

Na slici 5 prikazana je šematski takva pumpa sa promenljivim kapacitetom firme DOWTY EQUIPMENT, pritiska 140 kg/cm², koja pri postizanju određenog pritiska u hidrauličnoj instalaciji automatski smanjuje kapacitet na minimum, potreban da nadoknadi eventualne gubitke hidro-ulja i da održi određeni pritisak u hidrauličnoj instalaciji.

U telu pumpe nalazi se rotor sa klipovima, ekscentrično postavljen u odnosu na telo pumpe.

Automatsko regulisanje kapaciteta izvodi se promenom veličine ekscentriciteta pomoću pločaste opruge (4), koja održava bubanj (3) u kome se obrće rotor sa cilindrima (2) u položaju koji odgovara maksimalnom hodu klipa (1), tj. maksimalnom ekscentricitetu, pri čemu se dobija maksimalni kapacitet pumpe.

Slika 5 - Šema pumpe sa promenljivim kapacitetom

Kada pritisak u hidrauličnoj instalaciji dostigne maksimalnu vrednost, pločasta opruga (4) deformiše se pod pritiskom hidro-ulja i omogućuje bubnju (3), u kome se okreće rotor sa cilindrima (2), da zauzme položaj koncentričan sa osovinom rotora, što dovodi do minimalnog kapaciteta pumpe, praktično jednakog nuli.