Hydraulika wodna
Nowoczesny system wysokociśnieniowej hydrauliki wodnej do zastosowań w sektorze budowlanym i wydobywczym
W gałęziach przemysłu wykorzystujących ciężki sprzęt, takich jak: górnictwo, prace ziemne powierzchniowe, odwierty itp., jako czynnik roboczy w elementach hydrauliki siłowej wykorzystuje się olej hydrauliczny. Czynnik ten jest używany powszechnie mimo szeregu swoich niekorzystnych właściwości, między innymi: toksyczności, rakotwórczości, szkodliwości dla środowiska, palności, generowania zanieczyszczeń, wysokich kosztów utylizacji. W związku z zaostrzającymi się wymaganiami ekologicznymi stawianymi przez UE dla środków smarnych i hydraulicznych, ceny tych produktów stale rosną. Tym samym rośnie popyt na nowe, bardziej ekologiczne i tańsze rozwiązania.
Koparka firmy Messersi
Z obecnie dostępnych i dynamicznie rozwijających się alternatywnych technologii najbardziej atrakcyjną wydaje się być technologia zakładająca wykorzystanie wody jako czynnika roboczego w elementach hydrauliki siłowej. Wszelkie wady wymienione uprzednio dla oleju nie dotyczą wody. Woda w tym zastosowaniu ma jednak swoje wady użytkowe, takie jak: brak samosmarności, korozyjność, wyższe prawdopodobieństwo występowania przecieków. Są to jednak wady, którym można sprostać, wykorzystując najnowsze technologie. Stanowiło to jedno z wyzwań stawianych przed uczestnikami projektu.
Nadrzędnym celem projektu był rozwój wiedzy oraz technologii niezbędnych do produkcji nowej generacji, przyjaznych dla środowiska maszyn. Innowacyjność opracowanych rozwiązań polegała na zastosowaniu wody w systemach hydraulicznych, zamiast powszechnie stosowanego oleju.
Zadaniem członków konsorcjum było opracowanie nowych technologii, umożliwiających korzystanie z wody jako czynnika roboczego w już istniejących elementach hydrauliki przemysłowej. Prace dotyczyły przede wszystkim rozwoju technologii nakładania specjalistycznych powłok ochronnych (Diamond-like Carbon – DLC, Cellular Nanostructured Coating – CNC) oraz szczegółowej analizy konstrukcji elementów hydraulicznych przeznaczonych do pracy z wodą. Opracowane rozwiązania zostały wdrożone i sprawdzone na przykładzie rzeczywistych urządzeń przemysłowych, m.in. minikoparki firmy Messersi.
Rozkład prędkości wody przepływającej przez otwarty zawór
SKA Polska zajmowała się między innymi zagadnieniami analizy konstrukcji elementów hydraulicznych przeznaczonych do współpracy z wodą. W wyniku prowadzonych prac stworzono dwa modele numeryczne symulujące pracę zaworów: suwakowego, grzybkowego oraz model symulujący pracę siłownika hydraulicznego. Dla wymienionych zaworów wykonano również analizę CFD (symulację przepływu wody przez zawór), na podstawie której zasugerowano modyfikacje kształtu kanałów w celu redukcji sił przepływowych działających na elementy ruchome zaworów oraz w celu poprawy nominalnych charakterystyk pracy.
Jednym z najciekawszych efektów prac wykonanych w SKA Polska, w ramach projektu Hydrocoat, było opracowanie i przygotowanie prototypu innowacyjnej wyspy zaworowej „SKA Polska PPD”.
Wyspa zaworowa konstrukcji SKA Polska
Innowacyjność konstrukcji, oprócz możliwości współpracy z dowolnym typem medium (olej lub woda), polega na możliwości konfiguracji urządzenia do pracy w wybranym trybie rozprowadzania przepływów. Do zmiany trybu pracy urządzenia wystarczy zmiana na poziomie oprogramowania sterownika, bez konieczności modyfikacji wewnętrznej geometrii kanałów przepływowych. Urządzenie zostało zamontowane i przetestowane w warunkach laboratoryjnych oraz eksploatacyjnych (minikoparka, Messersi).
Poniżej znajduje się film z testów urządzenia w warunkach laboratoryjnych:
Projekt realizowało międzynarodowe konsorcjum złożone z ośmiu firm i uczelni technicznej.