Hydraulisk tryk vs. flow: Forstå forskellen

Som hydraulisk instruktør og konsulent har jeg mødt tusindvis af mennesker, hvis arbejde i det mindste delvist består af vedligeholdelse og reparation af hydrauliske systemer. Antallet af hydraulikfejlsøgere, jeg er stødt på, kan jeg imidlertid tælle på fingrene af en hånd.

For det meste har jeg mødt en masse udmærkede hydrauliske reservedelsskiftere. Det er folk, der har arbejdet på og omkring hydrauliske systemer i så lang tid, at de ved, at udskiftning af en bestemt del typisk afhjælper et bestemt problem. De ved måske eller måske ikke præcis hvorfor, men de ved af erfaring, at udskiftning af denne del løser problemet.

Nu mener jeg ikke dette på en nedsættende måde. En person med det erfaringsniveau er værdifuld, men det er ikke fejlfinding; det er udskiftning af dele. Det fungerer fint, når udskiftning af en del rent faktisk løser problemet.

Problemet opstår, når en deleskifter udskifter en del, og det ikke løser problemet. Hvad tror du, at reservedelsskifterens næste fremgangsmåde kan være? Hvis du sagde “udskift noget andet”, ville du have ret.

Fragtvist fortsætter udskiftningsprocessen, indtil en af to ting sker: Enten er maskinen repareret, og alle glæder sig, eller også er systemet bragt i en sådan tilstand, at der må tilkaldes nogen.

Som oftest er denne nogen mig. Selv om det er muligt at reparere systemet på denne måde, er det også muligt at tilføje et problem eller to, hver gang der udskiftes en komponent, som ikke var dårlig. Normalt er der, når jeg bliver kaldt til hjælp, sket en betydelig udskiftning af dele, og det, der begyndte som noget simpelt, kan have udviklet sig til flere problemer, som kan være meget tidskrævende at diagnosticere.

Tryk eller flow?

Hvis jeg skulle vælge et enkelt begreb, der forhindrer de fleste reservedelsskiftere i at blive fejlfindere, ville det være den manglende forståelse af forskellen mellem tryk og flow. Det er ikke ualmindeligt at høre begreberne blive brugt i flæng, som om de er synonymer. Det er de ikke. Jeg hører ofte klagen over, at en pumpe ikke yder så meget tryk, som den burde, hvilket indebærer, at det er meningen, at pumpen skal levere tryk.

En almindelig antagelse er, at hvis trykket er lavt, må pumpen være dårlig. Dette er ikke tilfældet. Pumpen pumper ikke tryk. Pumpen leverer en strømningshastighed. Pumpens eneste funktion er at tage væske fra et sted og sætte den et andet sted hen. Tryk er resultatet af modstand mod flowet. I vores undervisningskurser bruger vi det enkle skema, der er vist ovenfor, til at forklare dette begreb.

En pumpe med fast forskydning er den enkleste type hydraulisk pumpe. Den drejes af en primær drivkraft, som regel en elektrisk drivmotor eller, i mobilt udstyr, den samme motor, som bevæger maskinen. Flowmængden bestemmes af drivmotorens slagvolumen og hastighed. Med “deplacement” menes den mængde væske, der leveres for hver fuld omdrejning af pumpen.

På typiske industrielle systemer drejes pumpen med en konstant hastighed og leverer derfor en konstant mængde flow. Når pumpen startes, flyttes der olie fra reservoiret og ind i systemet. Jo højere flowhastighed, jo hurtigere vil aktuatoren bevæge sig.

Hvis man sporer flowet fra pumpen, når man frem til et “T” i ledningen. Når du følger strømmen på et skema og når frem til en ledningsopdeling, skal du følge strømmen i begge retninger for at bestemme den vej med mindst mulig modstand. Hydraulisk væske tager altid den vej, der giver mindst mulig modstand. I

hvis du følger strømmen til venstre, støder du på et aflastningsventilsymbol. Aflastningsventilen er repræsenteret ved en enkelt firkant med en pil, der angiver strømningsretningen. Bemærk, at pilen ikke berører indgangs- eller udgangsåbningen. Dette betyder, at aflastningsventilen er normalt lukket og blokerer for flowet.

Den “zigzagformede” linje i bunden af aflastningsventilen symboliserer en fjeder. En god måde at tænke på en aflastningsventil i en skematisk fremstilling er at tænke på, at fjederen skubber pilen opad væk fra portene og holder den lukket. Det betyder, at for at åbne ventilen skal noget skubbe pilen hårdere nedad, end fjederen skubber den opad.

Bemærk også den stiplede linje. I hydrauliske diagrammer repræsenterer en stiplet linje normalt en strømningsvej, der er noget mindre end en gennemgående linje, typisk en drænledning eller en pilotledning. Den, der er vist i skemaet til venstre, er en pilotledning, der er tilsluttet umiddelbart opstrøms for ventilen. Uanset hvilket tryk der er i hovedledningen, vil det være til stede i pilotledningen.

For at vende tilbage til fjederen skal du lægge mærke til den diagonale pil. I skematiske symboler betyder en diagonal pil, at den tilhørende komponent er variabel eller justerbar. I dette tilfælde har aflastningsventilen en justerbar fjeder og er blevet justeret, så et tryk på 500 pund pr. kvadrattomme (psi) vil udvikle tilstrækkelig kraft til at komprimere fjederen og åbne aflastningsventilen. Modstanden i denne retning er derfor 500 psi.

Søger man flowet til højre, støder man på et symbol for en manuel ventil. Det kan være en kugleventil, en skydeventil, en butterflyventil osv. Ventilen kan være åben eller lukket. Notationen angiver, at den er åben, så der er ingen modstand i denne retning.

Ledningen munder ud i en åben tromle. Når pumpen er tændt, som vist i skemaet til venstre, er vejen med mindst mulig modstand i dette tilfælde til tromlen og ikke gennem aflastningsventilen. Trykmålingen på måleren er 0 psi.

Det er klart, at årsagen til, at måleren viser så lavt, er, at der ikke er nogen modstand i systemet. Jeg har dog set mange pumper blive udskiftet uden anden grund, end fordi trykket i systemet var lavt. I årenes løb har jeg modtaget adskillige telefonopkald, der startede med: “Nå, jeg har skiftet pumpen, men mit tryk er stadig lavt. Hvad skal jeg ellers kigge efter?”

Faktisk er det sjældent pumpen, der er skyld i et trykproblem i et hydraulisk system. Det er næsten altid en anden dårlig komponent i systemet. Pumpen bør aldrig være den første komponent, der skal prøves, men snarere din sidste udvej, når der er et trykproblem. I det viste eksempel ville en udskiftning af pumpen give nøjagtig det samme resultat.

I skemaet til venstre er den manuelle ventil blevet lukket, hvilket blokerer flowet til tromlen. Den eneste tilbageværende strømningsvej er gennem aflastningsventilen. For at væsken kan passere gennem aflastningsventilen, skal der overvindes en modstand på 500 psi. Når trykket er opbygget til 500 psi, strømmer flowet gennem aflastningsventilen og tilbage til tanken.

Jeg har ved mange lejligheder hørt bemærkninger som: “Min pumpe yder 1.500 psi.”. Dette illustrerer den misforståelse, at trykket stammer fra pumpen.

Som du kan se, er det, der aflæses på manometeret, ikke, hvor meget tryk pumpen afgiver, men snarere mængden af modstand, der i øjeblikket overvindes i systemet. Uden en solid forståelse af dette begreb er det umuligt at blive en fejlfinder.

Læs mere om bedste praksis for hydrauliske systemer:

10 hydrauliske pålidelighedskontroller, som du sandsynligvis ikke foretager

De syv mest almindelige fejl i hydraulisk udstyr

Hvordan ved du, om du bruger den rigtige hydraulikolie?

De 5 største hydrauliske fejl og de bedste løsninger