Maszyny Przep³ywowe - Maszyny Hydrauliczne

Strona G³ówna Pracownicy Dydaktyka Badania Historia Galeria Linki Mapa Dojazdu

Maszyny Hydrauliczne


Maszyny Przep³ywowe
Zak³ad Podstaw Konstrukcji i Maszyn Przep³ywowych
Instytut In¿ynierii Lotniczej, Procesowej i Maszyn Energetycznych
Wydzia³ Mechaniczno-Energetyczny Politechniki Wroc³awskiej


Maszyny hydrauliczne s± jedn± z najbardziej rozpowszechnionych klas maszyn, bez której nie wyobra¿alne jest dzisiaj funkcjonowanie nowoczesnego przemys³u ale równie¿ funkcjonowanie spo³eczeñstwa. Maszyny te ogólnie mo¿emy podzieliæ na pompy, turbiny wodne, napêd hydrokinetyczny, mieszad³a, napêdy strugowodne, ¶ruby okrêtowe itp., ale równie¿ transport hydrauliczny, napêd i sterowanie hydrauliczne itd.

POMPY

Serce jest pomp±, bez której cz³owiek nie mo¿e ¿yæ. Pompa jest sercem przemys³u, bez której niemo¿liwe jest funkcjonowanie ¿adnej ga³êzi przemys³u, transportu, czy te¿ dzia³alno¶ci cz³owieka wspó³czesnego, np. w gospodarce komunalnej tzn. w zaopatrzeniu w wodê, odprowadzaniu ¶cieków, zaopatrzeniu w ciep³o, pracuj± setki tysiêcy pomp. Pompy zu¿ywaj± 15, 20 (30)% ca³ej wyprodukowanej ilo¶ci energii. Z racji szerokiej gamy zastosowañ charakteryzuj± siê ró¿norodno¶ci±: parametrów: - wydajno¶ci od kilku kropel na godzinê do kilkudziesiêciu m3 na sekundê, - od podci¶nieñ bliskich ca³kowitej pró¿ni do kilku tysiêcy barów, - temperatur od bliskich bezwzglêdnemu zeru do wielu set stopni, - czynników pompowanych: cieczy czystych, jednofazowych, lepkich, gêstych ale równie¿ wielofazowych, jak: ciecz – cia³o sta³e np. hydrotransport wêgla, ¶wie¿ych ryb, buraków cukrowych itp.

Wielostopniowa pompa wirowa - przekrój

Bez pomp nie mog± funkcjonowaæ elektrownie, kopalnie, zak³ady chemiczne i rafineryjne, samochody, samoloty, statki itp. Ze wzglêdu na ró¿norodno¶æ parametrów i zastosowañ istnieje bardzo du¿a ilo¶æ pomp ró¿ni±cych siê zasad± dzia³ania, w³asno¶ciami, rozwi±zaniami hydraulicznymi, konstrukcyjnymi, materia³ami. Najczê¶ciej stosowana pompa wirowa jest urz±dzeniem stosunkowo prostym mechanicznie. Sk³ada siê z wa³u, zespo³ów ³o¿yskowych, korpusu (ów), wirnika (ów), kierownicy (c), elementów odci±¿enia hydraulicznego, uszczelnieñ wewnêtrznych i zewnêtrznych, i innych drobnych Mo¿e byæ budowy jednostopniowej lub wielostopniowej (³±czenie wirników szeregowo). Najbardziej istotne s± elementy robocze: wirniki i elementy odprowadzenia cieczy z wirników, gdy¿ od ich ukszta³towania zale¿± w³asno¶ci pompy, a przede wszystkim jej energoch³onno¶æ (sprawno¶æ). elementów. Ten ostatni czynnik jest bardzo wa¿ny w procesie eksploatacji, gdy¿ czêsto koszty pompowania s±, je¶li nie dominuj±cym, to bardzo istotnym sk³adnikiem kosztów produkcji. Obecnie pompy maj± wbudowane elementy sztucznej inteligencji, nowoczesne sterowanie mikroprocesorowe, systemy komputerowe stwierdzaj±ce stan ich dzia³ania. Tak wiêc w ich napêdach i eksploatacji czêsto stosowane s± najnowsze zdobycze techniki.

TURBINY I ENERGETYKA WODNA

Elektrownia wodna wraz z widokiem na wirnik Turbiny Francisa

Energetyka wodna jest wa¿nym dzia³em energetyki. Zaliczyæ j± mo¿emy do tzw. odnawialnych ¼róde³ energii, która w Polsce posiada ju¿ 100-letni± tradycje. Jej obecny rozwój, zarówno energetyki zawodowej jak i ma³ej energetyki wodnej, nastêpuje zgodnie z polityk± Unii Europejskiej, w której sprawy zwi±zane z ochron± ¶rodowiska zajmuj± dominuj±c± pozycjê. Szczególnie du¿e poparcie ma rozwój ma³ej energetyki wodnej, gdy¿ budowa ma³ych elektrowni wodnych to dzia³ania na rzecz tzw. ma³ej retencji, to zadbane rzeki, uregulowane stosunki wodne, to rozwój rolnictwa i hodowli ryb. Równie¿ istotne jest odzyskiwanie energii w uk³adach przemys³owych, gdzie czêsto tracimy bezpowrotnie wystêpuj±c± ró¿nicê ci¶nieñ (poziomów). Dlatego te¿ turbiny s± urz±dzeniami bardzo drogimi, projektowanymi, dobieranymi i produkowanymi jednostkowo w celu osi±gniêcia bardzo wysokich sprawno¶ci. Na ile jest to trudne, ale jednocze¶nie jak du¿e jest wyzwanie dla konstruktora ¶wiadczyæ mog± rozmiary jakie uzyskuj± elementy hydrauliczne du¿ych turbin dla energetyki zawodowej.

NAPÊD HYDROKINETYCZNY

Napêd hydrokinetyczny

Napêdy hydrokinetyczne to: sprzêg³a, przek³adnie i hamulce hydrokinetyczne. Sprzêg³a hydrokinetyczne umo¿liwiaj± przeniesienie napêdu przy elastycznym sprzê¿eniu wa³ów i mo¿liwo¶ci zmiany prêdko¶ci obrotowej wa³u wyj¶ciowego, od zera do pe³nej prêdko¶ci bez szkody dla silnika napêdowego. Czêsto stosowane s± np. w uk³adach napêdowych du¿ych pomp czy wentylatorów jako bezstopniowe zmienniki. Obecnie stosowane s± turbiny akcyjne i reakcyjne: turbiny Peltona, Francisa, Kaplana, Deriaza, Banki, przep³ywowe (rurowe). Turbiny wodne, podobnie jak pompy, s± urz±dzeniami o prostej budowie i sk³adaj± siê z podobnych elementów. Zasadnicze ró¿nice tkwi± jednak w elementach hydraulicznych , gdy¿ zachodz±ca w nich przemiana energii cieczy na energie mechaniczn±, jest odwrotna do zachodz±cej w pompie. Dodatkowo wymaga siê od nich bardzo wysokiej niezawodno¶ci, ¿ywotno¶ci i prêdko¶ci obrotowej. Przek³adnie hydrokinetyczne oprócz zmiany prêdko¶ci obrotowej, zwiêkszaj± moment na wale wyj¶ciowym. St±d dzisiaj s± podstawowym elementem automatycznych skrzyñ przek³adniowych (biegów) w: ciê¿kich pojazdach, autobusach miejskich, lokomotywach spalinowych, spychaczach, ³adowarkach itp., jak równie¿ w samochodach osobowych. Hamulce hydrokinetyczne (retardery), s± wymaganymi przez przepisy w ciê¿kich samochodach ciê¿arowych i autobusach, najczê¶ciej stosowanymi, tzw. hamulcami ci±g³ego dzia³ania.

Opowiada³ Wojciech Plutecki