PMC cyklontank Spar utrymme, pengar och miljön Downsizing av hydraulik del i vinnande koncept sidan 7 Foto: Atlas Copco
Upp till 90 procent av utrymmet (ibland mer) blir över när man ersätter en traditionell hydraultank med cyklontanken från PMC Group. Ett utrymme som kan användas till att fylla på med ny konkurrenskraftig teknik, eller inte utnyttjas alls den kompakta tanken sänker i så fall den totala vikten.
Allt mindre, allt bättre Mindre och ännu bättre: industrin arbetar i snabbt ökande takt med downsizing. Målet är att spara resurser, inte minst på miljöområdet. Samtidigt ökar kraven på att bygga in ny teknik, ofta för att möta lagar och reglementen som ska slå vakt om just miljön. I hydrauliska system är hydraultanken en central del. Den fyller flera funktioner. En av de viktigaste är att avlufta hydraulvätskan. Luft (gas) i vätskan orsakar bland annat effektförlust och kavitation (som kan skada hydraulpumpen) samt kan bidra till att vätskan degenererar. Tumregeln säger att en stationär hydraultank dimensioneras för en oljevolym som är 2 till 3 gånger det maximala pumpflödet. Medan en mobil applikation görs 1 till 2 gånger större. Ju större tanken är i ett hydraulsystem, desto mer olja går åt, samtidigt ökar vikten liksom kravet på utrymme. Ett förhållande som inte ligger i linje med ökade krav på downsizing. Men nu har PMC Group skapat förutsättningar för effektiv downsizing på hydraulikområdet. Downsizing av hydraultank en lösning i tiden från PMC Group För att möta marknadens behov av kompakta hydraultankar, har PMC Group utvecklat en tank baserad på cyklonteknik. Tankstorleken är applikationsberoende men kan reduceras med omkring 90 % jämfört med traditionella tankar. Traditionellt har ett hydraulsystem en väl tilltagen oljeoch tankvolym för att oljan ska kunna passera tanken i låg takt och hinna avlufta sig själv på väg till pumpen och tillbaka ut i systemet. PMC:s cyklontank bygger på teknik som forcerar avluftningen (avgasningen) av oljan, och kan därför göras betydligt mer kompakt. Fördelar med cyklontank några exempel Mindre mängd olja att fylla på och byta Minskad miljöpåverkan vid eventuellt läckage Kompakt spar utrymme och vikt Positivt sugtryck minskar risken för pumpskador Robust bara en rörlig del i tanken, en fjäder Hög tillgänglighet driftsäker tack vare robust konstruktion Levereras komplett med alla tillbehör Ekonomisk Ett inköp, en leverantörskontakt, ett artikelnummer Rostfritt material betning garanterar väl rengjord tank som också är tålig Snabbare uppvärmning vid kallstart tack vare mindre oljevolym Oljan filtreras oftare Mindre mängd olja att kyla 3
Cyklontankens hjärta i närbild Ser man närmare på tankens innehåll finner man en cykloninsats. Den är konstruktionens hjärta och forcerar avluftningen, medan den omgivande tanken fungerar som buffert för volymförändringar. Dessa uppstår på grund av variationer i flödet och förändringar i temperaturen. Traditionellt bestämmer det maximala pumpflödet tankens storlek. PMC:s cyklontank dimensioneras i stället efter maximalt returflöde och den volymförändring som tanken behöver hantera. Cyklonkonceptet är väl beprövat. Första versionen lanserades 1999 och har levererats i över 35 000 exemplar. Konceptet har vidareutvecklats till dagens unika, patenterade kompakttank som lämpar sig för de flesta hydraulapplikationer. Att skilja ämnen med olika densitet åt med hjälp av cyklonprincipen, är en gammal välkänd teknik som fick ett brett genomslag när Gustav de Laval 1877 lanserade separatorn som separerade grädde från mjölk. 10 gånger effektivare avluftning Datasimulering har verifierat att hydraulvätska (46 cst) med 9 % inblandad luft (fullt mättad vid 20 C) har avluftats ända ned till 1 1,5 % redan vid första tillfället hydraulvätskan passerar cykloninsatsen. Vid simuleringen var volymströmmen till pump 650 l/min och returflödet till tank 630 l/min. Skillnaden är den mängd olja (20 l/min) som tas från den omslutande tanken ett dräneringsflöde som inte passerar filter. Redan efter två passager genom cykloninsatsen är luftinnehållet klart under 1 % i hydraulvätskan som går till pumpinloppet. I jämförelse med en traditionell tank är avluftningen cirka 10 gånger effektivare i cyklontanken från PMC Group. En viktig nyhet i PMC:s nya kompakta cyklontank, är att den har ett variabelt inlopp. Fördelen är att hydraulvätskan har en konstant hastighet in i cykloninsatsen och att avluftningen därmed blir lika forcerad oavsett flödes mängd. Inlopp Avluftning Inlopp Avluftning Utlopp Utlopp I en cykloninsats strömmar hydraulvätska från systemets returledning längs insatsens vägg i hög hastighet. I virvlarna som uppstår separeras luften från vätskan på grund av lägre densitet (täthet). Denna insats är dimensionerad för ett returflöde på upp till 650 l/min. Storleken är cirka 250x130x185 mm. Insatsen är robust och enkel i sin konstruktion den har inga rörliga delar förutom en fjäder, och är därför mycket driftsäker. Tvärsnitt av hydraultank med cykloninsats. Notera att inga baffelplåtar, nät, med mera, finns i tanken. Returoljan som passerar filter och cykloninsats avluftas forcerat (se datasimuleringen här intill.) 4
Övertryck får pumpen att må bra Betydelsen av avluftning (avgasning) är en viktig fråga som belysts i bland annat svensk fackpress. För mycket luft kan skada inloppet i pumpen och sänker verkningsgraden. Om det uppstår undertryck i pumpens sugdel frigörs gaser. Dessa kan orsaka kavitation samt ökar risken för degenerering av oljan (temperaturen kan lokalt uppgå till 900 C vid implosion). I båda fallen rör det sig om fenomen som kan skada pumpen. PMC:s lösning reducerar risken genom att oljan leds direkt från cyklontanken till pumpens sugport med ett litet övertryck som reducerar luftutlösningen. Med en kompakt tank och mindre mängd vätska reduceras också inlösningen av luft genom att den projicerade vätskeytan mot luft blir mindre. Även kondensbildningen minskar som ett resultat av minskad tankvolym. Bilden visar datasimulering av hydraulvätskans väg och hastighet genom tanken. De mörkblå linjerna visar den luftfyllda volymströmmen på väg mot cykloninsatsen. De svarta linjerna som stiger upp ur cykloninsatsen är den separerade luften som frigörs ut i den omgivande tanken. De gröna och ljusare blå linjerna visar hur hydraulvätskan avluftas och går vidare till pumpen. Oljans hastighet 11,5 m/s 6,9 m/s 0,02 m/s 5
Spar olja, utrymme och vikt Reducerar man en befintlig tank på 500 liter till 100 liter så minskar oljebehovet med 400 liter. Vid 20 kr/l ger det 8 000 kronor i besparing per påfyllning + eventuell kostnad för att destruera använd olja. minskar vikten med 400 dm 3 x 0,9 kg (hydraulvätska) och cirka 150 kg (tank), vilket ger en total minskning på 500 kg. innebär ett halvt ton minskad vikt kraftigt minskat energibehov för till exempel ett fordon, alternativt kan viktminskningen användas till nyttig last. Cyklontanken, en del i PMC Groups erbjudande Cyklontanken levereras inte som enskild komponent utan är en integrerad del av PMC Groups erbjudande av hydrauliksystem. PMC Group har lång och djup erfarenhet av att arbeta nära tillsammans med sina kunder. Målsättningen är att utveckla och erbjuda skräddarsydda lösningar efter kundens specifika behov, där cyklontanken bara är en del av totallösningen. Inte större än så här: mitt i öppningen syns PMC:s kompakta cyklontank. Bilden visar ett pumpaggregat monterat i en container. Tanken är på endast 120 liter men försörjer ett system bestyckat med 2 stycken 200 kw elmotorer som driver varsin Eaton Hydrokraft TVW-250. Transmissionspumparna har varsin Eaton vingpump VMQ3525 som matarpump och för pilotoljeförsörjning. Som arbetspump används en Kawasaki K3VL80. Exempel på nyckelfärdig lösning: en komplett tank som monterats i ram med ventilblock och slangar. I detta fall är hydraultanken anpassad för att klara kundens största applikation (luftström 620 l/min) men kompakt nog att också få plats i den minsta applikationen. På detta sätt kan samma hydraultank användas i flera olika applikationer och måste inte skräddarsys för varje enskilt ändamål. 6
Prisad borrigg utvecklad i samarbete med PMC Group PMC Group var nära partner till Atlas Copco Rock Drills under utvecklingsarbetet med en ny hydraulisk och pneumatisk plattform till ovanjordsriggar. PMC Group levererar ett flertal hydraulikfunktioner inklusive den patenterade cyklontanken. Normalt behöver borriggen en tank på cirka 400 liter. I Atlas Copcos nya system, med cyklontanken från PMC Group, räcker det med runt 80 liter, alltså cirka 80 procent mindre tank än traditionellt. Atlas Copco är unika i sin bransch med denna lösning. Atlas Copco belönades med Stora Hydraulik- och Pneumatikpriset 2011 för sin nya plattform som sänker energiförbrukningen med hela 50 procent. Foto: Atlas Copco 7
PMC HYDRAULICS AB Box 1013 SE-436 21 Askim Besöksadress: Askims Verkstadsväg 15 436 34 Askim Tel: +46 (0)31 28 98 40 Fax +46 (0)8 509 393 30 www.pmchydraulics.se PMC Group är Nordens ledande leverantör av helhetslösningar inom teknikområdet PMC Power, Motion, Control. PMC Groups spetskompetens är hydraulik, elektromekanik, smörjsystem och pneumatik. Gruppen utvecklar, tillverkar och säljer både system och komponenter. Våra kunder finns globalt inom områdena Energi, Offshore & Marin, Mobila system samt Industri. Vill du veta mer om våra hydraulik- och smörjlösningar? Välkommen in på vår hemsida www.pmcgroup.se www.pmcgroup.se www.smash.se