¿Cómo instalar sellos?

La tolerancia a la suciedad es relativamente buena. Las bombas de pistón de pistón axial varían el desplazamiento cambiando el ángulo de la placa basculante. Una bomba de pistón es una unidad giratoria que utiliza el principio de la bomba recíproca para producir el flujo de fluido. Estas bombas tienen muchas combinaciones de pistón-cilindro en lugar de usar un solo pistón. Parte del mecanismo de la bomba gira alrededor de un eje de transmisión para generar los movimientos recíprocos, que atraen fluido hacia cada cilindro y luego lo expulsan, produciendo flujo. Hay dos tipos básicos, de pistón axial y radial; ambos están disponibles como bombas de desplazamiento fijo y variable. La segunda variedad a menudo es capaz de desplazamiento reversible variable (sobre el centro). La mayoría de las bombas de pistón axial y radial se prestan a diseños de desplazamiento variable y fijo. Las bombas de desplazamiento variable tienden a ser algo más grandes y pesadas, porque han agregado controles internos, como un volante, motor eléctrico, cilindro hidráulico, servo y vástago mecánico. Bombas de pistón axial: se trata de pistones en una bomba de pistón axial que se mueven alternativamente paralelos a la línea central del eje de transmisión del bloque de pistones. Es decir, el movimiento del eje giratorio se convierte en movimiento alternativo axial. La mayoría de las bombas de pistón axial son de múltiples pistones y utilizan válvulas de retención o placas de orificios para dirigir el flujo de líquido de la entrada a la descarga. Bomba de pistón radial Bombas de pistón en línea: el tipo más sencillo de bomba de pistón axial es el diseño de placa basculante en el que un bloque de cilindros es accionado por el eje de transmisión. Los pistones encajados en los orificios del bloque de cilindros se conectan a través de zapatas de pistón y un anillo de retracción para que las zapatas se apoyen contra una placa basculante en ángulo.

A medida que el bloque gira, las zapatas de los pistones siguen la placa basculante, lo que provoca el movimiento alternativo de los pistones. Los orificios están dispuestos en la placa de válvulas de modo que los pistones pasan la entrada a medida que se extraen y la salida a medida que se introducen. En estas bombas, el desplazamiento se determina por el tamaño y el número de pistones, así como por la longitud de su carrera, que varía con el ángulo de la placa basculante. En los modelos de desplazamiento variable de la bomba en línea, la placa basculante oscila en una horquilla móvil. Al girar la horquilla sobre un pasador, se cambia el ángulo de la placa basculante para aumentar o disminuir la carrera del pistón. La horquilla se puede posicionar con una variedad de controles, es decir, manual, servo, compensador, volante, etc. Curva de presión-flujo de la bomba hidráulica de desplazamiento fijo Bombas de eje inclinado: esta bomba comprende un eje de transmisión que hace girar los pistones, un bloque de cilindros y una superficie de válvulas estacionaria frente a los orificios del bloque de cilindros que canalizan el flujo de entrada y salida. El eje del eje de transmisión está en ángulo con respecto al eje del bloque de cilindros. La rotación del eje de transmisión provoca la rotación de los pistones y del bloque de cilindros. La distancia entre cualquiera de los pistones y la superficie de las válvulas cambia continuamente durante la rotación porque el plano de rotación de los pistones está en ángulo con el plano de la superficie de las válvulas. Cada pistón individual se aleja de la superficie de las válvulas durante la mitad de la revolución del eje y se acerca a la superficie de las válvulas durante la otra mitad. La superficie de las válvulas está perforada de tal manera que su paso de entrada está abierto a los orificios del cilindro en la parte de la revolución donde los pistones se alejan. Su paso de salida está abierto a los orificios del cilindro en la parte de la revolución donde los pistones se mueven hacia la superficie de las válvulas. Por lo tanto, durante la rotación de la bomba, los pistones aspiran líquido hacia sus respectivos orificios de cilindro a través de la cámara de entrada y lo expulsan a través de la cámara de salida. Las bombas de eje inclinado vienen en configuraciones de desplazamiento fijo y variable, pero no se pueden invertir. Curva de flujo de presión de la bomba hidráulica de desplazamiento variable con compensación ideal de flujo y presión En las bombas de pistón radial, los pistones están dispuestos radialmente en un bloque de cilindros; se mueven perpendicularmente a la línea central del eje. Hay dos tipos básicos disponibles: uno utiliza pistones de forma cilíndrica, el otro pistones de bola. También se pueden clasificar según la disposición de los orificios: válvula de retención o válvula de pasador. Están disponibles en desplazamiento fijo y variable y desplazamiento variable reversible (sobre el centro). En una bomba de pistón radial con orificio de pasador, el bloque de cilindros gira sobre un pasador estacionario y dentro de un anillo o rotor de reacción circular. A medida que el bloque gira, la fuerza centrífuga, la presión de carga o alguna forma de acción mecánica hacen que los pistones sigan la superficie interior del anillo, que está descentrada de la línea central del bloque de cilindros. A medida que los pistones se mueven alternativamente en sus orificios, la perforación en el pasador les permite aspirar fluido a medida que se mueven hacia afuera y descargarlo a medida que se mueven hacia adentro. El tamaño y el número de pistones y la longitud de su carrera determinan el desplazamiento de la bomba. El desplazamiento puede ser diferente moviendo el anillo de reacción para aumentar o disminuir el recorrido del pistón, variando la excentricidad. Hay varios controles disponibles para este propósito. Esquema del control compensador de presión de bomba proporcional típico Las bombas de émbolo son idénticas a los tipos de pistón rotatorio, en el sentido de que el bombeo es el resultado del movimiento alternativo de los pistones en los orificios de los cilindros. Sin embargo, los cilindros están fijos en estas bombas; no giran alrededor del eje de transmisión. Los pistones pueden ser accionados alternativamente por un cigüeñal, por excéntricas en un eje o por una placa oscilante. Cuando se usan excéntricas, el movimiento de retorno es por resortes. Debido a que el valvulado no se puede suministrar cubriendo y descubriendo orificios a medida que ocurre la rotación, se pueden usar válvulas de retención de entrada y salida en estas bombas. Debido a su construcción, estas bombas brindan dos características que otras bombas no tienen: una tiene un sellado más positivo entre la entrada y la salida, lo que permite presiones más altas sin fugas excesivas de deslizamiento. La otra es que en muchas bombas, la lubricación de las piezas móviles que no sean el pistón y el orificio cilíndrico puede ser independiente del líquido que se bombea.

Por lo tanto, se pueden bombear líquidos con malas propiedades lubricantes. Las eficiencias volumétricas y generales son cercanas a las de las bombas de pistón axial y radial. Cálculo del rendimiento de la bomba El volumen de fluido bombeado por revolución se calcula a partir de la geometría de las cámaras que transportan aceite. Una bomba nunca entrega la cantidad calculada o teórica de fluido. Qué tan cerca está se llama eficiencia volumétrica. La eficiencia volumétrica se encuentra comparando el suministro calculado con el suministro real. La eficiencia volumétrica varía con la velocidad, la presión y la construcción de la bomba. La eficiencia mecánica de una bomba tampoco es impecable, porque parte de la energía de entrada se desperdicia en fricción. La eficiencia general de una bomba hidráulica es el producto de sus eficiencias volumétrica y mecánica. Las bombas generalmente se clasifican por su capacidad de presión de funcionamiento máxima y su salida, en gpm o lpm, a una velocidad de accionamiento dada, en rpm. Coincidencia de la potencia de la bomba con la carga Esquema del control compensador de dos etapas de la bomba Curva de presión-flujo de la bomba hidráulica de desplazamiento variable equipada con compensación de presión La compensación de presión y la detección de carga son términos que generalmente se utilizan para describir las características de la bomba que mejoran la eficiencia de su funcionamiento. A veces estos términos se usan indistintamente, una idea errónea que se aclara una vez que se comprenden las diferencias en cómo funcionan las dos mejoras. Para verificar estas diferencias, considere un circuito simple que utiliza una bomba de desplazamiento fijo que funciona a una velocidad constante. Este circuito es eficiente solo cuando la carga demanda la máxima potencia porque la bomba produce presión y flujo completos independientemente de la demanda de carga.

Una válvula de alivio evita la acumulación excesiva de presión al dirigir el fluido de alta presión al tanque cuando el sistema alcanza el ajuste de alivio. Como muestra la Figura 10, la energía se desperdicia cada vez que la carga requiere menos que el flujo o la presión máximos. La energía de fluido no utilizada producida por la bomba se convierte en calor que debe disiparse. La eficiencia general del sistema puede ser del 25% o menos. Las bombas de desplazamiento variable, provistas de controles de desplazamiento, pueden ahorrar la mayor parte de esta potencia hidráulica desperdiciada al mover una sola carga. Las variaciones de control incluyen volante, palanca, cilindro, servomotor de vástago y servocontroles electrohidráulicos. Ejemplos de aplicaciones de control de desplazamiento son las transmisiones hidrostáticas controladas por palanca que se utilizan para propulsar cosechadoras, minicargadoras y apisonadoras. Estos controles no tienen capacidades inherentes de limitación de presión o potencia al tiempo que igualan las necesidades exactas de flujo y presión de una sola carga. Y así, deben tomarse otras medidas para limitar la presión máxima del sistema, y el motor primario aún debe tener capacidad de potencia en las esquinas. Además, cuando una bomba suministra un circuito con múltiples cargas, las características de coincidencia de flujo y presión se ven comprometidas. Un enfoque de diseño para el sistema en el que una bomba alimenta múltiples cargas es utilizar una bomba equipada con un compensador de presión proporcional. Un resorte de horquilla sesga la placa oscilante de la bomba hacia el desplazamiento completo. Cuando la presión de carga excede el ajuste del compensador, la fuerza de presión actúa sobre la bobina del compensador para superar la fuerza ejercida por el resorte. La bobina luego se transfiere hacia la cámara del resorte del compensador, envía el fluido de salida de la bomba al pistón de carrera y disminuye el desplazamiento de la bomba. La bobina del compensador vuelve a la posición neutral cuando la presión de la bomba coincide con el ajuste del resorte del compensador. Si una carga bloquea los actuadores, el flujo de la bomba cae a cero. El uso de una bomba de desplazamiento variable compensada por presión y no una bomba de desplazamiento fijo minimiza drásticamente los requisitos de potencia del circuito. El flujo de salida de este tipo de bomba varía según la presión de descarga predeterminada que detecta un orificio en el compensador de la bomba. Debido a que el compensador en sí mismo opera con fluido presurizado, la presión de descarga debe ajustarse más alta, digamos, 200 psi más alta, que el ajuste máximo de presión de carga. Entonces, si el ajuste de presión de carga de una bomba compensada por presión es de 1,100 psi, la bomba aumentará o disminuirá su desplazamiento (y flujo de salida) en función de una presión de descarga de 1,300 psi.

Un control compensador de presión de dos etapas utiliza un flujo piloto a presión de carga a través de un orificio en el carrete compensador de la etapa principal para crear una caída de presión de 300 psi. Esta caída de presión crea una fuerza sobre el carrete que se opone a la fuerza del resorte del carrete principal. El fluido piloto fluye al tanque a través de una pequeña válvula de alivio. Una presión en la cámara del resorte de 4.700 psi proporciona un ajuste de control del compensador de 5.000 psi. Un aumento de presión sobre el ajuste del compensador desplaza el carrete de la etapa principal hacia la derecha, enviando fluido de salida de la bomba al pistón de carrera, lo que supera la fuerza del pistón de sesgo y reduce el desplazamiento de la bomba para satisfacer los requisitos de carga. La incomprensión antes mencionada comenzó a partir de la observación de que la presión de salida de una bomba compensada por presión puede caer por debajo del ajuste del compensador mientras un actuador está en movimiento. Esto no sucede porque la bomba está detectando la carga, sucede porque la bomba está subdimensionada para la aplicación. La presión cae porque la bomba no puede generar suficiente flujo para seguir el ritmo de la carga. Cuando está correctamente dimensionada, una bomba compensada por presión siempre debe forzar suficiente fluido a través del orificio del compensador para que el compensador funcione. Esquema dinámicamente superior del compensador de bomba proporcional que proporciona la capacidad de detección de carga Rendimiento típico de una compensación de presión de una y dos etapas Un compensador de dos etapas es similar al control compensador proporcional con respecto a su función de adaptación. Sin embargo, el rendimiento dinámico del control de dos etapas es mejor. Esto se hace obvio cuando se analiza un transitorio que implica una disminución repentina en la demanda de flujo de carga, comenzando desde una carrera completa a baja presión. El carrete de control de una sola etapa envía fluido a presión al pistón de carrera solo cuando la presión de descarga de la bomba alcanza el ajuste del compensador. El carrete de la etapa principal del control de dos etapas comienza a moverse tan pronto como la presión de descarga de la bomba menos la presión de la cámara del resorte excede el ajuste del resorte de 300 psi. Debido a que el fluido piloto fluye a través del orificio y debido al flujo necesario para comprimir el fluido en la cámara del resorte, la presión de la cámara del resorte se retrasa con respecto a la presión de descarga de la bomba. Esto hace que el carrete se desequilibre y se desplace hacia la derecha. La destrucción de la bomba ocurre antes de que la presión de descarga de la bomba alcance el ajuste del compensador. Tenga en cuenta que en un sistema equipado con un acumulador, un control compensador de dos etapas ofrece poca ventaja. Sin embargo, en los sistemas hidráulicos de las excavadoras, la superioridad del compensador de dos etapas es evidente: proporciona a los componentes del sistema una protección mucho mayor contra los transitorios de presión. Esquema del control de la bomba que proporciona detección de carga y limitación de presión Curva de presión-flujo de la bomba con control de detección de carga.  

Detección de carga: la siguiente acción Un control idéntico, que recientemente se ha vuelto famoso, es el control de detección de carga, a veces llamado control de adaptación de potencia. La válvula de una etapa es casi similar al control compensador de una etapa, excepto que la cámara del resorte está conectada aguas abajo de un orificio variable en lugar de directamente al tanque. El carrete compensador de detección de carga alcanza el equilibrio cuando la caída de presión a través del orificio variable coincide con el ajuste del resorte de 300 psi. Cualquiera de las tres señales básicas de detección de carga alimenta una bomba de detección de carga: descargada, en funcionamiento y aliviando. La falta de presión de carga hace que la bomba produzca un flujo de descarga cero a presión de polarización o de descarga en el modo descargado. Cuando está en funcionamiento, la presión de carga hace que la bomba genere un flujo de descarga en relación con una caída de presión establecida, o presión de polarización. Cuando el sistema alcanza la presión máxima, la bomba mantiene esta presión ajustando su flujo de descarga. Similar a la bomba compensada por presión, una bomba de detección de carga tiene un control de compensación de presión, pero el control se altera para recibir dos señales de presión, no solo una. Al igual que con la compensación de presión, el control de detección de carga recibe una señal que representa la presión de descarga, pero también recibe una segunda señal que representa la presión de carga. Esta señal se origina en un segundo orificio aguas abajo del primero. Este segundo orificio puede ser una válvula de control de flujo inmediatamente después de la salida de la bomba, la apertura del carrete de una válvula de control direccional, o puede ser una restricción en un conductor de fluido. La comparación de estas dos señales de presión en la sección compensadora modificada permite que la bomba detecte tanto la carga como el flujo. Esto minimiza aún más las pérdidas de potencia. El flujo de salida de la bomba varía en relación con la presión diferencial de los dos orificios. Así como la bomba compensada por presión aumentó su presión de descarga en la cantidad requerida para hacer funcionar el compensador de presión, la presión de descarga de la bomba de detección de carga y flujo suele ser entre 200 y 250 psi más alta que la presión de carga real. Además, una bomba de detección de carga puede seguir los requisitos de carga y flujo de una única función de circuito o de múltiples funciones simultáneas, relacionando la potencia con la presión máxima de carga. Esto consume la menor potencia posible y genera la menor cantidad de calor. Control del operador El sistema puede operar en un modo de adaptación de carga bajo la dirección de un operador si el orificio variable es una válvula de control de flujo operada manualmente. A medida que abre la válvula de control de flujo, el flujo aumenta proporcionalmente (caída de presión constante a través de un orificio de diámetro creciente), a una presión ligeramente superior a la presión de carga. La potencia desperdiciada es mínima con un compensador de bomba de volumen variable con detección de carga. Se debe proporcionar una válvula de alivio u otro medio de limitación de presión, ya que el control detecta la caída de presión y no la presión absoluta. Este problema se está resolviendo con un control de detección de carga/limitación de presión. Este control funciona como el control de detección de carga descrito anteriormente, hasta que la presión de carga alcanza el ajuste del limitador de presión. En ese punto, la parte limitadora del compensador anula el control de detección de carga para descompresar la bomba. Una vez más, el motor primario debe tener capacidad de potencia en las esquinas. Bombas de engranajes con detección de carga Bombas de engranajes con detección de carga con dos tipos diferentes de hidrostatos instalados. El ajuste del resorte permite ajustar la caída de presión para válvulas de diferentes fabricantes o longitudes de línea. Las bombas de pistón y de paletas dependen de su capacidad de desplazamiento variable para completar la detección de carga. ¿Cómo, entonces, puede una bomba de engranajes lograr la detección de carga si su desplazamiento es fijo? Al igual que las bombas de engranajes estándar, las bombas de engranajes con detección de carga tienen bajos costos iniciales en comparación con otros diseños con las mismas capacidades de flujo y presión. Sin embargo, las bombas de engranajes con detección de carga ofrecen la versatilidad de las bombas de pistón axial y de paletas de desplazamiento variable, pero sin la alta complejidad y el alto costo de los mecanismos de desplazamiento variable. Una bomba de engranajes con detección de carga puede: proporcionar la alta eficiencia de la detección de carga sin el alto costo asociado con las bombas de pistón o de paletas, crear un flujo de salida de cero a completo en menos de 40 milisegundos con poca o ninguna sobrepresión y sin sobrealimentación de la entrada de la bomba, gestionar circuitos con bajas presiones de alivio de descarga (cercanas a la atmosférica), proporcionar flujo prioritario y flujo secundario con una baja presión de descarga para reducir el consumo de energía en espera y secundario, e intercambiar con bombas de paletas o pistón con detección de carga sin tener que alterar la línea de tamaños de componentes. El control combinado se logra incorporando un alivio piloto, lo que hace que el hidrostato actúe como la etapa principal de una válvula de alivio operada por piloto. Se ha agregado un control de descarga a la bomba de engranajes con detección de carga. El control utiliza un vástago o un émbolo para permitir el flujo máximo con la mínima caída de presión a través del descargador con un movimiento de control mínimo. Las bombas de pistón con detección de carga utilizan un compensador de presión y un hidrostato para variar la salida volumétrica a un sistema en referencia a los requisitos de presión y flujo de carga. Un hidrostato es un dispositivo con resorte que mide el flujo según la fuerza del resorte a través de sus áreas efectivas iguales pero opuestas.

Puede ser restrictivo, como en un circuito en serie, o puede omitir la presión de carga primaria a una presión secundaria o de tanque. Para explicarlo de forma sencilla, un hidrostato separa el flujo total en dos flujos: uno representa el flujo requerido y el otro representa la presión requerida del circuito primario. Una bomba de pistón con detección de carga utiliza su hidrostato para gestionar el flujo de salida en relación con la presión de carga y desvía el exceso de flujo de la bomba a una ruta secundaria, que puede ser hacia el tanque o hacia un circuito secundario. Por otro lado, una bomba de engranajes con detección de carga utiliza un hidrostato en combinación con un descargador para variar su salida volumétrica en respuesta a los requisitos de carga y flujo. Dado que las bombas de pistón y de engranajes con detección de carga utilizan una única señal de detección de carga para controlar la presión y el flujo de descarga de la bomba, son intercambiables en circuitos de detección de carga. Ambos tipos tienen mucho en común y ofrecen ahorros de energía sustanciales en comparación con los sistemas que utilizan bombas de desplazamiento fijo. Ambos ofrecen un consumo de energía reducido en el modo de funcionamiento, cuando se requiere flujo y presión para operar una función. También conservan energía en el modo de espera, cuando el sistema está inactivo o en un modo no operativo. Además, pueden minimizar el tamaño requerido, y, por lo tanto, el costo, de válvulas, conductores y filtros necesarios para el circuito. La bomba de engranajes con detección de carga reduce el consumo de energía en el modo de funcionamiento al aislar el flujo de descarga total de acuerdo con una presión de función primaria remota y un flujo primario. Esto se logra a través de una única señal de detección de carga que se origina en el circuito de prioridad y se enruta lo más cerca posible del lado de descarga de los engranajes de la bomba. La conexión de un control de descarga al circuito de la bomba permite que el sistema conserve energía tanto en el modo de espera de operación como en el modo de funcionamiento. Este control debe instalarse en paralelo con el puerto de entrada del hidrostato y lo más cerca posible del lado de descarga de los engranajes. Debe ser pilotado por la misma señal de detección de carga que hace que la bomba vierta todo el flujo de la salida al circuito secundario y a una presión muy por debajo del ajuste de caída de presión del hidrostato en el modo de espera. El control de descarga debe funcionar con la misma señal remota de detección de carga que controla el hidrostato. A diferencia del hidrostato, el vástago de descarga del control de descarga está diseñado con áreas opuestas que tienen una relación de al menos 2:1. Cualquier presión de línea detectada que exceda el 50% de la presión de descarga de la bomba cerrará el control de descarga. La capacidad del control de descarga para descargar la bomba a una presión de descarga casi atmosférica se controla mediante la fuerza del resorte del vástago o del émbolo. El control de descarga se ajusta al valor más bajo para mantener la carga de presión interna de la bomba de engranajes. En comparación con un circuito de bomba de engranajes de desplazamiento fijo estándar, este control puede reducir el consumo de energía en espera en un 90%. Controles duales y combinados Este corte muestra un control combinado, que tiene un hidrostato ajustable contenido dentro del control de descarga. La ubicación del hidrostato dentro del control de baja descarga permite que todas las áreas del pistón funcionen a partir de una única señal de respuesta de carga. Está diseñado para aplicaciones que utilizan bombas grandes donde el flujo secundario evita el tanque.

La señal de detección de carga se puede acondicionar restringiendo la presión en la línea de detección remota o llevándola a 0 psig. Al hacerlo, el hidrostato y el control de descarga de la bomba de engranajes con detección de carga responden a la señal acondicionada de acuerdo con la presión de descarga. Esto se completa proporcionando un alivio piloto, lo que hace que el hidrostato actúe como la etapa principal de una válvula de alivio operada por piloto. La capacidad de acondicionar la línea de detección de carga está patentada y hace que la bomba de engranajes con detección de carga sea útil para funciones distintas de la detección de carga. La bomba de engranajes con detección de carga de control combinado está diseñada para bombas de gran desplazamiento y desvía el flujo secundario al tanque. Esto se puede utilizar en aplicaciones similares a la bomba de control dual y también está patentado. No obstante, debido a que el flujo secundario debe dirigirse al tanque, no se puede utilizar cuando el circuito secundario impulsa una carga.