Hydraulika wodna

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.
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.
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”.
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.