Come i trasformatori idraulici abilitano idrauliche verdi e intelligenti
1. Sul trasformatore idraulico
Un sistema idraulico tipicamente consiste in una sorgente di potenza idraulica (pompa), attuatori (cilindro idraulico o motore), componenti di controllo e parti ausiliarie. Tuttavia, un componente critico è notevolmente assente: il trasformatore idraulico. La trasmissione idraulica viene spesso paragonata alla trasmissione elettrica, e i sistemi di controllo idraulici ai sistemi di controllo elettrici, a causa delle loro forti somiglianze e dei corrispondenti componenti e parametri funzionali. Possiamo immaginare un sistema elettrico senza trasformatori? Analogamente, il trasformatore idraulico è indubbiamente un componente essenziale e indispensabile per i sistemi di trasmissione e controllo idraulici.
L'istituzione di una rete idraulica a pressione costante, la costruzione di grandi sistemi e sottosistemi idraulici, l'abilitazione del controllo indipendente di più carichi e l'ottenimento dell'integrazione meccatronica-idraulica sono tendenze inevitabili nella tecnologia idraulica moderna. Il trasformatore idraulico sarà ampiamente adottato nei sistemi idraulici e diventerà un componente chiave idraulico.
Attualmente, esistono sia tipi "convenzionali" che "nuovi" di trasformatori idraulici in fase di ricerca, ma rimangono allo stadio sperimentale a livello nazionale e internazionale, senza prodotti maturi e di livello industriale che soddisfino le esigenze del mercato. I loro concetti di progettazione e applicazioni si concentrano principalmente sulla regolazione della pressione con un intervallo di regolazione molto limitato, rendendo "regolatore di pressione" un termine più accurato rispetto a "trasformatore idraulico."
Una tecnologia brevettata introduce un nuovo tipo di trasformatore idraulico che supera i disegni esistenti. Utilizzando un rotore ad alta velocità, raggiunge un'amplicazione e riduzione continua e stabile della pressione, soddisfacendo la definizione concettuale, i requisiti funzionali e i ruoli pratici di un vero "trasformatore." L'applicazione di questo nuovo trasformatore idraulico permetterà la creazione di circuiti a pressione costante multi-pressione di alta qualità nei sistemi idraulici. Parametri come "pressione nominale," "potenza nominale," "cambiamento nominale" e "coppia nominale" dei componenti idraulici acquisiranno un significato pratico chiaro. Questo fornisce metodi avanzati e strumenti comodi per la selezione dei componenti, la progettazione del sistema, l'abbinamento delle funzioni, il miglioramento dell'efficienza e il monitoraggio e la diagnosi dell'attrezzatura.
In breve, questo brevetto "trasformatore idraulico" colma una lacuna critica nei mercati tecnologici e dei componenti idraulici, e sta per guidare un progresso tecnologico trasformativo nel campo degli idraulici.
Il Brevetto: "Un Trasformatore Idraulico"
Vantaggi Tecnici del Trasformatore Idraulico:
Struttura semplice, dimensioni compatte, leggero
Bassa inerzia rotazionale, risposta rapida, alta sensibilità
Grande rapporto di trasformazione, stabile e non influenzato dalle fluttuazioni dei parametri del sistema
Capace di conversione di pressione in aumento e in diminuzione, consentendo il recupero dell'energia di pressione
Flusso secondario regolabile da 0 al flusso nominale massimo
Isolamento efficace tra i mezzi di lavoro primario e secondario
Perdita statica quasi nulla, bassa perdita dinamica di potenza
Installazione facile e manutenzione senza interventi
2. Applicazione e promozione del trasformatore idraulico
I sistemi idraulici convenzionali sono spesso sistemi a rilevamento del carico, che dipendono da numerose valvole di controllo, risultando in configurazioni complesse e significative perdite di soffocamento. La pompa e gli attuatori sono difficili da abbinare in modo ottimale, e molti attuatori soffrono di accoppiamento di pressione. Spesso, sono necessarie diverse pompe per alimentare diversi attuatori. In contrasto, una rete a pressione costante offre elevata adattabilità ed efficienza. Il trasformatore idraulico è essenziale in tali reti perché può:
Generare una pressione di uscita superiore alla pressione sorgente
Effettivamente decollegare il carico dalla fonte di energia, rendendo le prestazioni del carico indipendenti dalla dinamica della sorgente
Pilotare contemporaneamente più carichi a livelli di pressione diversi
Abilitare il controllo indipendente di più carichi direttamente dal lato utente
Semplificare la progettazione del sistema, ridurre i costi di produzione e minimizzare le perdite di soffocamento
L'adozione di reti a pressione costante e design modulare rappresenta la direzione inevitabile della tecnologia idraulica moderna, e il trasformatore idraulico è l'elemento chiave per farlo avvenire.
Il trasformatore idraulico non solo trasmette potenza, ma anche trasforma i parametri di pressione e flusso, fornendo isolamento tra i mezzi primari e secondari. Di conseguenza, vari mezzi liquidi—olio minerale, acqua, acqua di mare, fluidi organici, fluidi biologici—possono coesistere nello stesso sistema mantenendosi isolati, consentendo lo scambio di energia. Ciò rende il trasformatore idraulico altamente applicabile in campi ecologici, verdi, risparmiatori di energia e di controllo della inquinamento.
Inoltre, il trasformatore idraulico può recuperare energia dai carichi, specialmente quelli con energia potenziale (ad esempio, meccanismi di sollevamento), rendendo indiscutibili i suoi benefici energetici e ambientali. Un esame più approfondito della sua struttura e caratteristiche operative rivela che il trasformatore idraulico può raccogliere, concentrare, amplificare e trasmettere energia dispersa, debole o disordinata, trasformandola in una forma utilizzabile e recuperabile.
Ha un grande potenziale nelle nuove applicazioni di energia verde come:
Recupero di energia residua da acque reflue e gas di scarico
Utilizzo di energia idroelettrica a piccola altezza
Raccolta di energia eolica
Più importante ancora, il trasformatore idraulico consente la costruzione di una rete unificata di potenza e controllo fluidodinamico che integra fasi liquide e gassose con isolamento e conversione dei parametri. La tecnologia della potenza fluidodinamica include due rami: l'idraulica (liquido) e la pneumatica (gas), tradizionalmente separati a causa delle differenze nel mezzo e nei parametri operativi. Tuttavia, integrarli in una singola rete è ora fattibile.
Utilizzando il trasformatore idraulico (che potrebbe essere successivamente rinominato "trasformatore di pressione fluidodinamico") per isolare i mezzi e regolare i livelli dei parametri, l'idraulica e la pneumatica possono essere unificate in una singola rete di potenza fluidodinamica. Questo si allinea con le esigenze evolutive della manifattura moderna e le richieste del mercato.
Le tecnologie esistenti dimostrano già questo potenziale:
Intensificatori pneumatico-idraulici
Valvole pneumatico-idrauliche
Martelli idraulici
Anche se queste sono applicazioni autonome, evidenziano i vantaggi complementari della combinazione di tecnologie idrauliche e pneumatiche.
Ad esempio, nel campo rapidamente in evoluzione della robotica intelligente, l'integrazione di sistemi idraulici e pneumatici potrebbe migliorare drasticamente la capacità dei robot di imitare il movimento umano. Quando AlphaGo potrà giocare a Go con mani fisiche, solo allora potrà essere davvero chiamato uno scontro "uomo contro macchina"—non un'esagerazione, ma un riflesso della richiesta del mercato per l'avanzamento tecnologico.
L'emergere del trasformatore idraulico guiderà l'integrazione di sistemi pneumatici e idraulici, abilitando una nuova rete unificata di potenza e controllo fluidodinamico. In questa rete:
I punti di forza dei componenti pneumatici—risposta rapida, ammortizzazione, conservazione della forza elastica—vengono combinati con
I punti di forza dei componenti idraulici—alta densità di potenza, precisione, rapida risposta transitoria—
risultando in prestazioni sinergiche.
È prevedibile che, nel prossimo futuro, emergeranno una vasta gamma di nuovi componenti, formando unità integrate e modulari. Oltre all'ampia adozione del trasformatore idraulico (o "trasformatore di pressione fluidodinamico"), questi sistemi permeeranno vari settori della manifattura moderna.
