QXM - NOWY TREND W HYDRAULICE SIŁOWEJ

Posiadająca ponad czterdziestoletnie doświadczenie w technologii zazębienia wewnętrznego firma Bucher Hydraulics obecnie oferuję nowy produkt, pompę QXM, która jednocześnie może pracować jako silnik. Produkt ten może pracować w dwóch kierunkach, jako pompa i w dwóch kierunkach jako silnik.
Układ pompo-silnika QXM napędzany silnikiem elektrycznym, sterowanym falownikiem eliminuje wszelkie zawory oraz rozdzielacze, co prowadzi do prostych, zdecentralizowanych podsystemów z wysoką wydajnością energetyczną i wysoką dynamiką.

 Jednostki o zazębieniu wewnętrznym są mało popularne, chociaż technicznie spełniają najwyższe wymagania. Pokrywają duże spektrum funkcji oraz wykazują istotne korzyści w porównaniu z bardziej złożonymi produktami jak np. jednostki wielotłoczkowe. Najbardziej oczywistymi zaletami jednostek QXM jest ich długa żywotność, bardzo niska pulsacja ciśnienia, a przez to niski poziom hałasu.
W porównaniu z produktami wielotłoczkowymi, posiadają znacznie dłuższą żywotność - 10 000 godzin i więcej. Oprócz pracy z olejami mineralnymi mogą też pracować z cieczami o niskiej lepkości. Dzięki nowej technologii zazębienia wewnętrznego firma Bucher Hydraulics pokazała, że hydraulika siłowa może podążyć w zupełnie nowym kierunku. Wprowadzenie na rynek nowego produktu QXM stwarza możliwość zaoszczędzenia energii i szerokie zastosowanie.

ZASTOSOWANIA :

1. Dźwigi.
Przy podnoszeniu ładunku jednostka QXM działa jako pompa, natomiast przy jego opuszczaniu jako silnik, jednocześnie ładując hydroakumulator pod nadzorem funkcji generującej silnika elektrycznego.

2. Prasy - wysoka dynamika przy bezpośredniej kontroli urządzeń napędowych.
W prasach energia wytworzona podczas opadania narzędzia może zostać ponownie wykorzystana. Obecnie Bucher Hydraulics pracuje nad energooszczędnymi projektami dla różnego typu pras.
Ponieważ siłowniki są podłączone bezpośrednio do jednostki QXM, można odzyskać dużą część energii, a następnie wykorzystać ją do ponownego zasilenia maszyny. Nie występuje tutaj strata energii - zamienianej na ciepło, jak ma to miejsce przy zastosowaniu układu z rozdzielaczami i zaworami.
Specjalny kształt zębów jednostki QXM wraz z stosunkowo wolnym otwieraniem przestrzeni między zębnej zapobiega kawitacji nawet przy wysokich przyspieszeniach i wysokich prędkościach. W dodatku niski moment bezwładności jednostki zapewnia jej wysoką dynamikę. W praktyce przyspieszenie od 0 do 3500 Obr/min jest możliwe w ciągu milisekund.
Wersję QXM przeznaczone dla wysokich obrotów mogą osiągnąć nawet 13 000 Obr/min i dla tego parametru, w przybliżeniu dwukrotnie przerastają jednostki osiowotłoczkowe.
Obecny rozwój pomp osiowotłoczkowych nie pozwala na zbliżenie się do tych wartości, a także na osiągnięcie żywotności podobnej do jednostek o zazębieniu wewnętrznym.
Jednym z powodów jest zastosowanie w jednostkach o zazębieniu wewnętrznym łożysk panewkowych, które charakteryzują się dobrymi własnościami smarnymi nawet przy wysokich prędkościach i nie zużywają się tak szybko jak łożyska wałeczkowe.

3. Winda hydrauliczna - sprzężenie zwrotne i przetwornik częstotliwości.
Zmianę wydajności pomp o stałej pojemności geometrycznej można uzyskać poprzez sterowanie silnikiem elektrycznym przy pomocy przetwornika częstotliwości. W takim układzie można  łatwo uzyskać sprzężenie zwrotne.
Przykładem może być zastosowanie w windzie hydraulicznej nowego układu hydraulicznego składającego się z układu elektronicznego, przetwornika częstotliwości, silnika elektrycznego, jednostki QXM, siłownika hydraulicznego i akumulatora hydraulicznego.
W układzie tym jednostka QXM działa w obiegu zamkniętym  przy ciśnieniu 165bar pomiędzy siłownikiem a akumulatorem.
  Układ elektroniczny decyduje (poprzez przemiennik częstotliwości) czy jednostka napędowa QXM powinna działać jako pompa, czy też jako silnik.
Kiedy winda opada jednostka QXM pracuje, jako silnik dostarczając generowaną energię do hydroakumulatora, aby naładować go do ruchu windy w górę. Przy ruchu w górę jednostka QXM działa jako pompa, oczywiście wykorzystując energię zgromadzoną w hydroakumulatorze. Takie działanie napędu prowadzi do dużych oszczędności energii.
Oprócz bezpośredniej oszczędności energii takie rozwiązanie posiada jeszcze wiele dodatkowych zalet :

• Układ bez zaworów i rozdzielaczy zdecydowanie upraszcza projekt
• Znacznie redukuje ilość przyłączek i przewodów hydraulicznych
• Zmniejsza objętość oleju w układzie , a pojemność zbiornika oleju ogranicza do odbierania i uzupełniania przecieków jednostki QXM (praktycznie wystarcza tu miniagregat)
• Nie występuje potrzeba chłodzenia układu   

4. Pozostałe przykłady zastosowań QXM

• Nożycowa platforma, w której odzyskujemy energię w trakcie opadania
• Napędy wciągarek w dźwigach
• Turbiny wiatrowe

Ustawienie skoku w dużych 1,3MW turbinach jest kontrolowane hydraulicznie. Poprzednio do poprawnego ustawienia śmigieł potrzebne było nawet 13 napędów akumulatorowych i serwozawory.
Stosując rozwiązanie z jednostką QXM oszczędzamy nie tylko na kosztownych serwozaworach, ale również związanymi z nimi stratach energii. Pierwsze zastosowania w tej dziedzinie udowodniły, że rozwiązania z jednostkami QXM przynoszą oczekiwane korzyści.
W tym przypadku decydującym jest dynamika nowego rozwiązania, których odpowiedź na zmianę zajmuje zaledwie 50 ms, czyli tyle co w technologii serwa.

• Systemy sterownicze statków.

Firma Hexapods & Co. zastosowała jednostki QXM  przy budowie systemów sterowniczych, co przyczyniło się  do zaoszczędzenia 60 procent energii. Ponadto zredukowano objętość potrzebnego oleju o 90 procent, co pozwoliło na znaczne zmniejszenie rozmiarów zbiornika i uzyskanie dodatkowej wolnej przestrzeni.

• Ruchome platformy np. symulatory lotu.  

Dotychczas w symulatorach lotu ruchome osie składały się z siłowników hydraulicznych z przyłączonymi serwo, proporcjonalnymi rozdzielaczami. Obecnie Bucher Hydraulics ukończył projekty używając jedynie jednostek o zazębieniu wewnętrznym z serii QXM na siłowniku. Ich wysoka dynamika powoduje, że wymagane ruchy siłownika są tak samo precyzyjne jak w przypadku sterowania zaworami, lecz zużywają zdecydowanie mniej energii. Jeden z klientów Buchera skalkulował oszczędności energetyczne przy zastosowaniu jednostek QXM. Okazało się, że symulator lotu zużył 70 procent mniej energii. Wymiary sprzętu hydraulicznego oraz objętość oleju zostały zredukowane o 90 procent. Istnieje też możliwość sprzężenia układu z hydrokumulatorem, co przynosi następne oszczędności energii. Eliminacja zaworów oznacza mniej pracy przy montażu układu.

5. Silniki o zazębieniu wewnętrznym QXM - HS.  
Firma Bucher Hydraulics stworzyła specjalne silniki QXM - HS dla zastosowań, gdzie potrzebna jest bardzo wysoka prędkość, gdzie potrzebne jest nie tylko ekstremalnie duże przyspieszenie, ale również stały, bardzo wysoki moment obrotowy w całym zakresie prędkości. Ich żywotność, nawet przy obrotach 13 000 obr/min wynosi od 5 000 do 10 000 godzin (zależnie od poziomu ciśnień).
Te wysokoobrotowe silniki są idealne do bezpośredniego napędzania specjalistycznego sprzętu leśnego (korowarki, harwestery itp.), kompresorów i urządzeń klimatyzacyjnych, ponieważ posiadają bardzo dużą sprawność i charakteryzują się zdecydowanie niższym poziomem drgań w stosunku do silników osiowo tłoczkowych.

Wszystkie te przykłady pokazują, że proste rozwiązania hydrauliczne zdolne są dostarczać oszczędności energetyczne nawet w wysoko dynamicznych układach. A wszystko to dzięki rozwojowi solidnych napędów o zazębieniu wewnętrznym.
Wygląda na to, iż Bucher Hydraulics prowadzi krucjatę, aby sprawić hydrostatykę dynamiką.