Hur hydrauliska transformatorer möjliggör grön och smart hydraulik

1. Om den hydrauliska transformatorn

Ett hydrauliskt system består vanligtvis av en hydraulisk energikälla (pump), aktuatorer (hydrauliska cylinder eller motor), styrkomponenter och hjälpdelar. Men en viktig komponent saknas ofta – den hydrauliska transformatorn. Hydraulisk transmission jämförs ofta med elektrisk transmission, liksom hydrauliska styrsystem med elektriska styrsystem, på grund av deras starka likheter och motsvarande funktionskomponenter och parametrar. Kan vi tänka oss ett elektriskt system utan transformatorer? På samma sätt är den hydrauliska transformatorn utan tvivel en nödvändig och oersättlig komponent för hydrauliska transmissions- och styrsystem.

Att etablera ett konstanttryckshydrauliskt nätverk, bygga stora hydrauliska system och subsystem, möjliggöra oberoende styrning av flera laster och uppnå mekatronisk-hydraulisk integration är oundvikliga trender inom modern hydraulisk teknik. Den hydrauliska transformatorn kommer att bli brett antagen i hydrauliska system och bli en viktig hydraulisk komponent.

För närvarande finns både "konventionella" och "nya" typer av hydrauliska transformatorer i forskningen, men de befinner sig fortfarande i experimentell fas både nationellt och internationellt, utan mogna, industriella produkter som uppfyller marknadsbehoven. Deras designkoncept och tillämpningar fokuserar huvudsakligen på tryckreglering med mycket begränsat justeringsområde, vilket gör "tryckregulator" till ett mer korrekt begrepp än "hydraulisk transformator."

En patentteknologi introducerar en ny typ av hydraulisk transformator som överträffar befintliga designar. Genom att använda en höghastighetsrotor uppnår den kontinuerlig och stabil tryckförstärkning och -minskning, vilket uppfyller den konceptuella definitionen, funktionskraven och praktiska roller för en sann "transformator." Användningen av denna nya hydrauliska transformator kommer att möjliggöra skapandet av högkvalitativa, flera-tryck-konstanttrycksströmkretsar i hydrauliska system. Parametrar som "nominaltryck," "nominal effekt," "nominal förflyttning" och "nominal moment" för hydrauliska komponenter kommer att få klart praktiska betydelse. Det ger avancerade metoder och bekväma verktyg för komponentval, systemdesign, funktionsmatchning, effektivitetsförbättring samt utrustningsövervakning och diagnostik.

Sammanfattningsvis fyller detta patentregistrerade "hydrauliska transformator" en kritisk lucka i hydraulisk teknik och komponentmarknader, och är redo att driva omvandlande teknologisk framsteg inom hydraulikfältet.

Patentet: "En hydraulisk transformator"

Tekniska fördelar med den hydrauliska transformatorn:

• Enkel struktur, kompakt storlek, lättviktig

• Låg rotationsinertie, snabb respons, hög känslighet

• Stort transformationsförhållande, stabilt och obeinfluerad av systemparametervariationer

• Kan utföra både ökning och minskning av tryckkonvertering, möjliggör tryckenergirecupering

• Sekundär flöde justerbar från 0 till maximalt nominalflöde

• Effektiv isolering mellan primär och sekundär arbetsmedier

• Nästan noll statisk förlust, låg dynamisk effektförlust

• Lätt installation och underhållsfri drift

2. Tillämpning och främjande av den hydrauliska transformatorn

Konventionella hydrauliska system är ofta belastningsmässiga system, vilket leder till komplexa konfigurationer och betydande tröskelförluster. Pumpen och aktuatorerna är svåra att matcha optimalt, och flera aktuatorer lider av tryckkoppling. Ofta krävs flera pumpar för att leverera olika aktuatorer. I kontrast erbjuder ett konstanttrycksnätverk hög anpassningsförmåga och effektivitet. Den hydrauliska transformatorn är viktig i sådana nätverk eftersom den kan:

• Generera utdatatryck högre än källtrycket

• Effektivt decoupla lasten från energikällan, vilket gör lastprestandan oberoende av källdynamik

• Driva flera laster på olika trycknivåer samtidigt

• Möjliggöra oberoende styrning av flera laster direkt vid användarsidan

• Förenkla systemdesign, minska tillverkningskostnader och minimera tröskelförluster

Införandet av konstanttrycksnätverk och modulär design representerar den oundvikliga riktningen för modern hydraulisk teknik, och den hydrauliska transformatorn är den viktigaste drivaren.

Den hydrauliska transformatorn överför inte bara kraft, utan transformerar också tryck- och flödesparametrar, samtidigt som den ger isolering mellan primär och sekundär medier. Således kan olika vätskemedier – mineralolja, vatten, havsvatten, organiska vätskor, biologiska vätskor – existera i samma system medan de åter hålls isolerade, vilket möjliggör energiutbyte. Detta gör den hydrauliska transformatorn mycket tillämpbar inom miljövänliga, grönare, energisparande och föroreningskontrollfält.

Vidare kan den hydrauliska transformatorn återvinna energi från laster, särskilt de med potentialenergi (t.ex. lyftmekanismer), vilket gör dess energisparande och miljöfördelar obestridbara. När man närmare undersöker dess struktur och driftsegenskaper blir det tydligt att den hydrauliska transformatorn kan samla, koncentrera, förstärka och överföra spridd, svag eller oordnad energi, vilket transformerar den till en användbar och återvinningbar form.

Den har stor potential inom nya grönenergifält som:

• Återvinning av restenergi från avlopps- och avgaser

• Användning av lågfallhöjd vattenkraft

• Vindenerginsamling

Ännu viktigare är att den hydrauliska transformatorn möjliggör upprättandet av ett enhetligt fluidkraft- och styrnätverk som integrerar vätske- och gasfas med isolering och parameterkonvertering. Fluidkraftteknik inkluderar två grenar: hydraulik (vätska) och pneumatik (gas), traditionellt separerade på grund av skillnader i medium och driftsparametrar. Men att integrera dem i ett enda nätverk är nu möjligt.

Genom att använda den hydrauliska transformatorn (som senare kan döpas om till en "fluidtrycktransformator") för att isolera medier och justera parameternivåer kan hydraulik och pneumatik enas i ett enda fluidkraftsnätverk. Detta stämmer överens med de utvecklande behoven inom modern tillverkning och marknadsbehov.

Befintliga tekniker visar redan denna potential:

• Pneumatisk-hydraulisk intensifierare

• Pneumatisk-hydraulisk ventil

• Hydraulisk hammare

Även om dessa är enskilda tillämpningar visar de de kompletterande fördelarna med kombinationen av hydraulisk och pneumatisk teknik.

Till exempel, i det snabbt utvecklande området intelligenta robotar, skulle integrationen av hydrauliska och pneumatiska system kunna dramatiskt förbättra robotarnas förmåga att imitera människans rörelse. När AlphaGo kan elegant spela go med fysiska händer, då kan det verkligen kallas en "människa mot maskin"-match – inte en överdrift, men en reflektion av marknadsbehovet för teknisk framsteg.

Uppkomsten av den hydrauliska transformatorn kommer att driva integrationen av pneumatiska och hydrauliska system, vilket möjliggör ett nytt enhetligt fluidkraft- och styrnätverk. I detta nätverk:

• Pneumatiska komponenters styrkor – snabb respons, dämpning, elastisk kraftbevarande – kombineras med

• Hydrauliska komponenters styrkor – hög effektdensitet, precision, snabb transientsvar – vilket resulterar i synergetisk prestanda.

Det är förutsebart att i en nära framtid kommer ett brett spektrum av nya komponenter att uppstå, som bildar integrerade och modulära enheter. Tillsammans med den breda införandet av den hydrauliska transformatorn (eller "fluidtrycktransformator"), kommer dessa system att genomtränga olika sektorer inom modern tillverkning.