ما هي مضخة البستن الهيدروليكية

ما هو مضخّة المكبس الهيدروليكية؟

تعتبر مضخّة المكبس الهيدروليكية نوعًا من مضخات الإزاحة الإيجابية التي تحول الطاقة الميكانيكية (من عمود دوار) إلى طاقة هيدروليكية (مزيج من التدفق والضغط). يتم ذلك عن طريق استخدام المكابس التي تتحرك داخل الأسطوانات لسحب السائل ثم إخراجه تحت ضغط مرتفع.

تشتهر هذه المضخات بـ كفاءتها العالية وقدرتها على توليد ضغوط عالية جدًا، مما يجعلها الخيار المفضل للتطبيقات الهيدروليكية الصناعية والمتنقلة الأكثر تطلبًا.

المبدأ الأساسي: كيفية عملها

يمكن تقسيم التشغيل الأساسي إلى دورة بسيطة:

1. شوط السحب: أثناء تحرك المكبس للخلف، فإنه يزيد حجم حجرة الأسطوانة الخاصة به. يؤدي هذا إلى توليد فراغ، مما يفتح صمام السحب (أو المنفذ) ويسمح بسحب السائل الهيدروليكي من الخزان.

2. شوط التفريغ: ثم يتحرك المكبس للأمام، مما يقلل من حجم الحجرة. يؤدي هذا إلى ضغط السائل، مما يزيد من ضغطه. يؤدي الضغط المرتفع إلى إغلاق صمام السحب وفتح صمام المخرج، مما يدفع السائل المضغوط إلى النظام الهيدروليكي.

تحدث هذه العملية في وقت واحد وبشكل مستمر عبر مكابس متعددة مرتبة في نمط دائري، مما يضمن تدفقًا سلسًا ومستمرًا.

الأنواع الرئيسية لمضخات المكبس الهيدروليكية

هناك تصميمان معماريتان أساسيان لمضخات المكبس:

1. مضخات المكبس المحورية

في هذه المضخات، يتم ترتيب المكابس بشكل موازٍ للمحور لعمود الإدارة. وهي النوع الأكثر شيوعًا من مضخات المكبس عالية الأداء.

• كيف تعمل: يقوم العمود بتدوير كتلة أسطوانية تحتوي على المكابس. ترتبط المكابس نفسها بلوحة مائلة (قرص مائل). أثناء دوران الكتلة، تُجبر المكابس على التحرك داخل وخارج تجاويفها أثناء اتباعها للسطح المائل للوحة المائلة.

• الميزة الرئيسية: الإزاحة المتغيرة. يمكن تغيير زاوية اللوحة المائلة. تؤدي الزاوية الأكثر انحدارًا إلى شوط مكبس أطول والمزيد من السائل الذي يتم نقله لكل دورة (إزاحة أعلى). تؤدي الزاوية الأصغر إلى نقل سائل أقل. إذا تم ضبط اللوحة المائلة على زاوية صفر، فلن تتحرك المكابس ويتوقف التدفق. يتيح ذلك التحكم الدقيق في التدفق والطاقة الخارجة دون تغيير سرعة تشغيل المضخة.

• الاستخدامات الشائعة: آلات التصنيع (القولبة بالحقن، مكابس المعادن)، معدات البناء (الحفارات، الجرافات)، والتطبيقات البحرية.

2. مضخات المكبس الشعاعية

في هذه المضخات، يتم ترتيب المكابس بشكل عمودي (شعاعي) على عمود الإدارة.

• كيف تعمل: يتم وضع المكابس في كتلة أسطوانية ثابتة حول عمود الإدارة. يحتوي العمود على كامة أو دوار غريب الأطوار. أثناء دوران العمود، تدفع الكامة غريبة الأطوار المكابس إلى الداخل بالتتابع. غالبًا ما تدفع النوابض أو الضغط الهيدروليكي المكابس للخارج مرة أخرى مقابل الكامة أثناء دورانها. عادة ما يتم دمج الصمامات في المحور المركزي.

• الميزة الرئيسية: الضغط العالي. تعتبر مضخات المكبس الشعاعية قوية بشكل استثنائي وتشتهر بتحقيق أعلى ضغوط تشغيل لأي نوع من المضخات (غالبًا ما تتجاوز 1000 بار / 15000 رطل لكل بوصة مربعة).

• الاستخدامات الشائعة: التطبيقات ذات الضغط العالي للغاية مثل المكابس الهيدروليكية، منصات الاختبار، والرافعات.

الخصائص والمزايا الرئيسية

• القدرة على الضغط العالي: تتفوق في الأنظمة التي تتطلب ضغوطًا تتراوح من 250 بار إلى أكثر من 700 بار (3600 إلى 10000+ رطل لكل بوصة مربعة).

• الكفاءة العالية: لديها تسرب داخلي منخفض جدًا (كفاءة حجمية عالية) وفقدان احتكاك منخفض (كفاءة ميكانيكية عالية)، غالبًا ما تصل إلى أكثر من 95٪ كفاءة.

• الإزاحة المتغيرة: تتيح القدرة على ضبط التدفق الخارج أثناء التشغيل (ميزة رئيسية للعديد من التصميمات المحورية) توفيرًا هائلاً للطاقة، حيث توفر المضخة فقط التدفق والضغط اللذين يحتاجهما النظام.

• تحكم دقيق: ممتاز للتطبيقات التي تتطلب تحكمًا دقيقًا في السرعة والموضع.

• عمر طويل: مصممة للعمل المستمر في البيئات القاسية.

العيوب

• التكلفة العالية: أكثر تكلفة بشكل ملحوظ للشراء والإصلاح من مضخات التروس أو الريش.

• التعقيد: تصميم معقد مع تفاوتات ضيقة يجعله حساسًا للتلوث (السائل المتسخ).

• الضوضاء: بشكل عام، أعلى صوتًا من مضخات الريش أو التروس الداخلية، خاصة عند الضغوط العالية.

التطبيقات

تعتبر مضخات المكبس الهيدروليكية بمثابة حصان العمل للأنظمة الهيدروليكية عالية الطاقة. ستجدها في:

• معدات البناء الثقيلة: الحفارات، الجرافات الخلفية، الرافعات، الجرافات.

• الآلات الصناعية: آلات التشكيل بالحقن، مكابس ختم المعادن، أدوات الآلات.

• الآلات الزراعية: الجرارات، الحصادات.

• البحرية والساحلية: الرافعات، أنظمة التوجيه، الرافعات السطحية.

• توليد الطاقة: ناقلات الحركة الهيدروستاتيكية في التوربينات الريحية.

• معدات التعدين: عمال المناجم ذات الجدران الطويلة، دعامات السقف.