9.1. Bedienings- en regelorganen
Deze organen worden onderverdeeld in vijf groepen:
a. stuurkleppen en schuiven
b. terugslag-, wissel- en ontluchtingskleppen c. drukregelkleppen
d. stroomregelkleppen e. afsluiters
De begrippen schuif, klep en ventiel worden vaak door elkaar gebruikt. In de hydraulica worden de termen schuif en klep gebruikt, terwijl het woord ventiel de voorkeur geniet in de pneumatiek.
schuiven zijn apparaten waarmee we olie onder druk van en naar allerlei toestellen en verbruikers kunnen laten lopen.
Meestal gaat het hierbij om cilinders of motoren.
De regelende apparaten, zoals veiligheidskleppen,
stroomregelkleppen, terugslagkleppen, enz. worden kleppen genoemd, ook al is de constructie vaak als schuif uitgevoerd.
9.1.1.1. schuiven
schuiven kunnen bediend worden met:
• spierkracht, bv. drukknop, hefboom, pedaal
• mechanische kracht, bv. rol, veer
• elektrische kracht
• pneumatische kracht een combinatie van deze
• hydraulische kracht krachten
9.1.1.2. De overdrukklep
Een hydraulisch systeem wordt ontworpen voor een bepaalde maximumwerkdruk. Als deze druk overschreden wordt, kan er ernstige schade optreden en komt de veiligheid van het systeem in gevaar.
Als de druk in het systeem hoger wordt dan de veerdruk op de kogel, wordt de olie daarom rechtstreeks naar het reservoir afgevoerd via de overdrukklep.
elektronisch bediende schuifklep
regelbare overdrukklep
}
De hydropomp (of hydraulische pomp) is het hart van de hydraulische installatie. Bijna alle pompen die in de hydraulica worden gebruikt, werken volgens het verdringerprincipe.
9.2.1. Het verdringerprincipe
Hydropompen leveren bij iedere slag, omwenteling of cyclus een bepaalde hoeveelheid olie op. terwijl de olie door de pomp loopt, wordt ze in een of meer kamertjes opgesloten en vervolgens van de zuigzijde naar de perszijde verplaatst.
Wanneer ze de perszijde bereikt, wordt ze uit het kamertje geduwd zonder dat ze kan terugvloeien. De pomp ‘duwt’
de olie als het ware weg. Als deze olie zonder meer naar het reservoir zou kunnen terugstromen, zou er geen druk ontstaan. Als er echter een weerstand in de leiding geplaatst wordt, ontstaat er wel druk.
Een pomp levert geen druk, maar vloeistof. Druk ontstaat als de vloeistofstroom gehinderd wordt bij het wegstromen. Een pomp zet mechanische energie om in hydraulische energie.
9.2.2. soorten pompen
Eén van de bekendste pompen is de handpomp, die gebruikt wordt bij kleine toestellen zoals een hydraulische krik, een manuele hefkraan (‘giraffe’), kleine hydraulische werktuigen,
… In hoofdstuk 2 is al uitvoerig besproken hoe dit soort pomp werkt.
Bij een hydropomp of -motor moet altijd de hoogst gelegen lekaansluiting gebruikt worden, zodat het pomphuis volledig met olie gevuld blijft. Dit is belangrijk voor de smering en de koeling.
In functie van hun uitvoering kunnen pompen onderverdeeld worden in:
• tandwielpompen
• schottenpompen
• plunjerpompen
Tandwielpompen
1. Tandwielpomp met uitwendige vertanding
werking:• De olie wordt meegenomen tussen de tanden aan de buitenomtrek.
Voordelen:
• vast slagvolume
• geen slijtage
• eenvoudig en goedkoop nadelen:
• drukpieken
• lawaai toepassingen:
• voertuigtechniek
• algemene machinebouw
• landbouwhydraulica
2. Tandwielpomp met inwendige vertanding
• Aan punt a draaien de tanden uit elkaar. Door de ontstane druk wordt olie uit het reservoir gezogen.
• Aan punt b draaien de tanden in elkaar en wordt de olie in de persleiding verdrongen.
• Het sikkelvormig hulpstuk zorgt ervoor dat de pers- en de zuigzijde van elkaar gescheiden blijven.
Voordelen:
• gelijkmatige opbrengst
• weinig lawaai toepassingen:
• motoren met montage op krukas 1. tandwiel
2. tandring met inwendige vertanding 3. sikkelvormig hulpstuk
4. pomphuis
Schottenpomp
werking:
De aangedreven rotor van de pomp is excentrisch geplaatst in de stator (het huis). In de rotor zijn schotten (plaatjes) geplaatst, die door veren en/of hydraulische druk tegen de stator naar buiten worden gedrukt. Er worden dus telkens kamers gevormd tussen de rotor, de stator en de schotten.
Deze kamers worden tijdens het roteren groter en kleiner en verpompen zo de hydraulische vloeistof.
kleiner persen groter zuigen
De schottenpomp bestaat uit een rond of ovalen huis.
Een rond pomphuis heeft één perszijde en één zuigzijde. Een ovaal pomphuis heeft twee perszijden en twee zuigzijden.
Voordelen:
• gelijkmatige opbrengst, rustige loop
• geringe geluidsproductie
• relatief goedkoop toepassingen:
• werktuigmachines
• land- en wegenbouwmachines
• mobiele hydraulica
Plunjerpomp
Deze pomp wordt ook wel zuigerpomp genoemd. Voor systemen vanaf 25 Mpa (250 bar) worden hoofdzakelijk plunjerpompen gebruikt.
werking:
plunjerpompen bestaan altijd uit plunjers die heen en weer gaan in een geboord gat. Bij de intrekkende beweging wordt de vloeistof aangezogen, bij de uitgaande beweging wordt deze weggeperst.
In functie van de stand van de plunjers ten opzichte van de aandrijfas onderscheiden we:
• lineaire plunjerpompen met vaste opbrengst
• radiale plunjerpompen met vaste en regelbare opbrengst
• axiale plunjerpompen met vaste en regelbare opbrengst
1. Lineaire plunjerpomp
Deze pomp wordt weinig gebruikt voor hydraulische
toepassingen. Ze wordt vooral toegepast bij hogedrukreinigers.
kenmerken en aandachtspunten:
• lange levensduur op voorwaarde dat de vloeistof goed gefilterd wordt
• ontluchting van de pomp: belangrijk
2. Radiale plunjerpomp
Deze pomp wordt gebruikt in de algemene machinebouw, op grondverzetmachines, …
Bij radiale plunjerpompen zijn de plunjers stervormig geplaatst ten opzichte van de aandrijfas. Ze bewegen in de richting van de straal van de aandrijfas.
De plunjers zijn in het rood aangeduid, de roterende as in het groen.
De radiale plunjerpompen kunnen we in twee groepen indelen:
a. radiale plunjerpomp met stilstaand cilinderblok
Veren drukken de plunjers tegen de slagplaat. De pomp heeft zuig- en perskleppen.b. radiale plunjerpomp met draaiend cilinderblok
Doordat het excentrisch geplaatste cilinderblok ronddraait, schuiven de plunjers in en uit hun boringen. Door de centrifugale kracht worden ze naar buiten tegen de loopring gedrukt. Wanneer het cilinderblok verder draait, drukt deze loopring de plunjers weer naar binnen voor de persslag. De opbrengst en de slag van de pomp zijn afhankelijk van de grootte van de excentriciteit.kenmerken en aandachtspunten:
• geschikt voor hoge werkdrukken (700 bar)
• korte inbouwlengte
• minder gevoelig voor vuil dan andere plunjerpompen
• duur
• schone en goed gefilterde olie nodig
• lange levensduur
• weinig geluid
• korte reactietijden
3. Axiale plunjerpomp
Dit zijn pompen waarbij de plunjers in een cilinderblok heen en weer schuiven in de richting van de as (axiaal). Deze heen-en-weergaande beweging wordt veroorzaakt door een schuine flens op de aandrijfas, de slagplaat.
We kunnen axiale plunjerpompen in drie groepen onderverdelen:
a. rechte pomp met stilstaand cilinderblok en draaiende slagplaat
Deze pomp is ontwikkeld als kipperpomp voor vrachtwagens en is uitgevoerd met vrij sterke rollagers.
b. rechte pomp met roterend cilinderblok en stilstaande slagplaat
Deze constructie heeft het voordeel dat er geen zuig- en perskleppen nodig zijn.
Het cilinderblok loopt tegen een spiegelplaat aan.
c. pomp met roterend cilinderblok en roterende
slagplaat (knietype)
Voor welke toepassingen dit type pomp gebruikt zal worden, hangt af van een aantal factoren:
• vermogen
• drukbereik
• volumestroom
• toerental
• constructieve eisen, zoals werkomstandigheden,
afmetingen, levensduur, aard en nauwkeurigheid van de regeling
• geluidsproductie
• kostprijs
In functie van de beweging die de hydromotor uitvoert, wordt er een onderscheid gemaakt tussen:
• roterende motoren of hydromotoren
• lineaire motoren, die in de praktijk hydraulische cilinders genoemd worden
9.3.1. Werking
Onder hoge druk wordt olie naar de hydraulische motor toegevoerd, zodat de pompdelen in beweging komen en de uitgaande motoras begint te draaien. Deze motoras is gekoppeld aan een werktuig dat door de hydromotor wordt aangedreven.
De olie die uit de motor komt, loopt terug naar het reservoir, van waaruit ze weer door de pomp wordt opgezogen.
De werking van deze roterende motoren komt volledig overeen met de werking van pompen, die we al eerder gezien hebben. Ook een hydropomp kan als hydromotor werken, op voorwaarde dat er geen kleppen in de pomp zitten.
Als je bij een draaiende hydromotor de slagplaat
terugzwenkt en dus het slagvolume verkleint, neemt het toerental toe.
9.3.2. De radiaalplunjermotor
Vooral bij zware aandrijvingen worden radiaalplunjermotoren gebruikt. Deze motoren leveren een hoog koppel bij een laag toerental.
In de mobiele hydraulica worden radiaalplunjermotoren ook gebruikt als wielmotoren: de hydromotor is in het wiel geïntegreerd, waardoor een compacte aandrijving ontstaat.
Het cilinderblok van deze motor staat stil en het huis, dat als 1. cilinder
2. zuiger (plunjer)
3. drijfstang met glijschoenen 4. excentriek
5. uitgaande as
9.3.3. Hydraulische cilinders
De hydraulische cilinder is de bekendste motor. Hij maakt de hydraulische krachtwerking en de verschillende arbeidsbewegingen duidelijk zichtbaar. Omdat hij een rechtlijnige beweging produceert, wordt hij ook lineaire motor genoemd.
Dankzij de eenvoudige constructie, de grote krachtdichtheid en de verschillende bevestigingsmethodes in combinatie met hefbomen en/of scharnieren, is de cilinder een veelzijdig constructie-element.
9.3.3.1. toepassingen
De cilinders zijn de uitvoerende delen van het hydraulische systeem in:
• de werkuitrusting van een machine
• het stuursysteem bij voertuigen op luchtbanden
Enkelwerkende cilinder
Deze cilinder levert alleen kracht tijdens de uitgaande slag.
Een veer zorgt voor de teruggaande slag. Aan het einde van de slag worden de zuigers afgeremd.
De toevoerleiding voor de olie bevindt zich gewoonlijk aan de onderkant van de cilinder. Langs het andere uiteinde van de cilinder wordt geen olie aangevoerd.
Dubbelwerkende cilinder
Deze cilinder kan zowel kracht leveren tijdens de in- als de uitgaande slag. Door langs de bodemzijde olie in de cilinder te persen wordt de cilinder uitgestuurd en wordt de olie aan de stangzijde van de cilinder via de stuurschuif naar het reservoir afgevoerd.
Door vervolgens langs de stangzijde olie toe te voeren, wordt de cilinder weer ingestuurd. De zuigermanchetten zorgen ervoor dat er geen olie van de bodemzijde naar de stangzijde of omgekeerd kan lekken. De stangafdichting zorgt er
dan weer voor dat er geen olie van de stangzijde naar de buitenlucht lekt. De vuilafstrijker houdt de zuigerstang schoon.
9.3.3.2. soorten cilinders
Bij grondverzetmachines zal het type cilinder bepaald worden in functie van de bedieningsuitrusting.
• cilinders met zuigers:
• enkelwerkende cilinder
• dubbelwerkende cilinder Deze cilinders maken een rechtlijnige beweging.
• telescoopcilinder
• cilinders met schotten of schoepen deze cilinders maken een rotatiebeweging.
}
Telescoopcilinder
Deze cilinder bestaat uit een aantal in elkaar geschoven cilinders. Hij is speciaal ontwikkeld om een grote werklengte te verkrijgen bij een korte inbouwlengte en wordt toegepast bij liften, telescoopkranen en vrachtwagens met een kipbak.
Cilinders met schotten of schoepen
Dit cilindertype maakt een wisselende draaibeweging.
De maximale rotatiegroep bedraagt 360°. Dat is bijna een volledige omwenteling.
Deze motoren hebben een hoog koppel en een lage hoeksnelheid.
toepassing:
• het draaiwerk van grondverzetmachines
• de bediening van hefbomen
• kleinere graafmachines: de grijperbak over een bepaalde hoek verdraaien
accumulatoren dienen om hydraulische energie op te slaan en weer af te geven.
Ze worden gebruikt:
• als hulpenergiebron in systemen waar kortstondig een grote volumestroom nodig is. De pomp en de accumulator werken dan samen.
• als noodenergiebron, zodat de begonnen cyclus afgemaakt kan worden als het systeem uitvalt.
• als energiebron om een systeem op druk te houden bij eventuele lekverliezen.
• om drukpieken en drukwisselingen die veroorzaakt zijn door schakelhandelingen of onregelmatige pompopbrengst, af te vlakken.
• om remenergie op te slaan en terug te winnen.
9.4.1. types
balgaccumulator
membraanaccumulator
9.4.2. Werking
De verschillende types accumulatoren werken allemaal volgens hetzelfde principe.
Als voorbeeld nemen we de balgaccumulator, die bestaat uit een stalen vat met daarin een rubberen balg. De balg is gevuld met stikstofgas waarvan de druk afhankelijk van de toepassing tussen 35 en 90% van de maximale werkdruk bedraagt. Omwille van het explosiegevaar bij een eventueel lek mag de balg niet met lucht gevuld worden.
De balg heeft een ventiel dat aan de bovenzijde van de accumulator naar buiten steekt en waarmee de stikstofvoordruk ingesteld of veranderd kan worden.
De onderzijde van de accumulator wordt aangesloten op het hydraulische systeem. De pomp perst de olie in de accumulator, waardoor de balg samengeperst wordt en de stikstofdruk oploopt.
Als de accumulator bijvoorbeeld op een hydromotor aangesloten wordt (via de besturing), drijft de
samengeperste stikstof de olie uit de accumulator en wordt de hydromotor aangedreven zonder dat de pomp van het systeem olie hoeft te leveren.
De geëxpandeerde balg drukt de klep onderaan in de accumulator dicht, zodat de balg de leiding niet kan indrukken en beschadigen.
De verschillende componenten van de hydraulische installatie worden met elkaar verbonden door leidingwerk.
Hierbij wordt een onderscheid gemaakt tussen:
• starre leidingen pijpen
• Flexibele leidingen slangen
9.5.1. pijpen
Voor hydraulische toepassingen worden vooral naadloze stalen precisiepijpen gebruikt.
Voordelen:
• Ze kunnen koud gebogen worden.
• Bij het buigen vormt zich geen ‘hamerslag’, wat bij een warm gebogen pijp wel het geval is.
De afmetingen van de pijpen zijn genormaliseerd.
pijp Ø 12 x 1,5 betekent:
pijpbuitendiameter: 12 mm inwendige diameter:
Wanddikte: 1,5 mm 12 – (2 x 1,5) = 9 mm Voor speciale toepassingen worden soms ook andere materialen gebruikt, zoals:
• roestvast staal
• koper
}
9.5.2. slangen
slangen worden gebruikt om twee aansluitingen te verbinden die bewegen ten opzichte van elkaar. slangen kunnen snel los- en vastgemaakt worden aan apparaten.
opbouw van een slang
Een slang bestaat uit een rubberen of kunststof binnenslang, die afhankelijk van de werkdruk versterkt wordt met één of meer staalgaas- of koordinlagen, die op hun beurt beschermd worden door een buitenmantel.
eisen waaraan slangen moeten voldoen:
• flexibel zijn
• licht zijn
• bestand zijn tegen hoge werkdrukken
• bestand zijn tegen chemische aantasting nadelen:
• snelle veroudering
• gevoeligheid voor drukstoten, scherpe knikken en torsiekrachten
9.5.3. Leidingverbindingen
naadloze stalen precisiepijpen met een diameter van 38 mm of minder worden met schroefverbindingen aan elkaar verbonden. Bij een diameter van meer dan 38 mm worden flensverbindingen gebruikt, maar die komen hier niet aan bod.
Veelgebruikte verbindingsmethoden zijn:
• snijringkoppeling
• flarekoppeling
Snijringkoppeling
Het principe van deze koppeling is dat de snijring in de pijp snijdt, waardoor de pijp vastgehouden wordt nadat de wartel aangedraaid is. De afdichtende werking ontstaat op de conus en tussen de snijring en de leiding.
Flarekoppeling
In vergelijking met een snijringkoppeling kan een
flarekoppeling vaker gemonteerd en gedemonteerd worden.
nadat de wartel en de kraag over de pijp zijn geschoven, wordt een trompetvormige conus geforceerd met behulp van speciaal gereedschap. De afdichting vindt plaats aan het conische gedeelte. Ook als de pijp niet helemaal in lijn ligt met de koppeling, is er geen gevaar voor lekken.
9.5.4. snelkoppelingen
snelkoppelingen zijn bedoeld om allerlei werktuigen, zoals sloophamers, trilmotoren, enz. snel aan en los te koppelen.
In het losgekoppelde deel van een slang kan wel een flinke hoeveelheid energie zijn opgehoopt, waardoor dat deel kan gaan ‘slaan’. slangen die onder druk staan, moeten dan ook voorzichtig en met overleg losgekoppeld worden.
