Hydraulika.tode.cz Informativní stránky o hydraulice

Pomohly vám naše stránky, nebo se vám prostě jen líbí že tu najdete informace, návody, kalkulátory a katalogy ke stažení ve formě srozumitelné i pro začátečníky?

 

 

Nádrž pro hydrauliku není jen nádoba na olej. Je to součást okruhu, a má řadu specifik, která si přiblížíme a zjednodušeně vysvětlíme v tomto článku.

 

Nádrž na hydraulikcý olej (hydraulická nádrž) neslouží jen jako zásobník oleje. Jejím účelem je také chladit olej, zklidnit jeho tok natolik, aby se usazoval kal a odcházely bubliny vzduchu, a samozřejmě zajistit, aby bylo v každé situaci dost oleje, a čerpadlo nenasálo vzduch.

 

My se v tomto článku budeme zabývat jen jednoduchými formami nádrží pro mobilní stroje. Nádrže pro stacionární průmyslové stroje, tvarově či konstrukčně komplikované nádrže, nádrže s uzavřeným objemem plynu a podobně zde řešit nebudeme – většinou vyjde levněji takovou nádrž koupit než ji vyrábět, ale především se tyto nádrže prakticky vůbec netýkají hobby konstruktérů a doma dělaných okruhů.

 

Nádrž pro mobilní hydrauliku se od jiných typů trochu liší.

 
Důvodem samozřejmě je fakt, že se stroj, a tedy i olej v nádrži, neustále hýbe, a také to, že objem a tvar nádrže pro takový stroj je limitovaný prostorem a hmotností mnohem více než kde jinde. Proto se v případě těchto nádrží často sahá ke kompromisům, ale liší se i tvar a vnitřní uspořádání samotné nádrže. Tedy ne doslova tvar – ten může být skoro libovolný, klidně válcový, kulový, či jinak zaoblený, víceúhelníkový… zkrátka skoro libovolný. Důležité je, že nádrž pro mobilní hydrauliku má jiný poměr stran než nádrže stacionární – je kratší a vyšší. Je to z důvodu prevence nasátí vzduchu, ale také proto, aby se olej tolik nepohyboval, a umožnil tak kalu lepší usazovaní, a bublinám nedovolil „dojít“ až dolů k sání.

 

Objem nádrže (a objem oleje v ní) se řídí především hodnotou průtoku oleje v okruhu (všech okruzích, které z ní berou olej).

 
V případě více čerpadel která nejsou v chodu současně lze samozřejmě nádrž dimenzovat trochu menší, ale pokud jsou (třeba i jen občas) v chodu současně, je potřeba k tomu přihlédnou – jak už bylo řečeno, jde mimo jiné o dostatečnou plochu chlazení, odvod vzduchu atd, což prostě poddimenzovaná nádrž nemůže zvládnout. Jako jednoduchá pomůcka vám pro mobilní hydrauliku většiny strojů (pozor – ne strojů, které hydrauliku používají jako pohon, ať už kol nebo nářadí)! poslouží polovina minutového průtoku oleje (součtu všech průtoků, které berou olej z dané nádrže v jednom okamžiku), jako hodnota objemu oleje v nádrži (nikoliv tedy objemu nádrže jako takové – ta musí být větší, protože nahoře musí mít dostatečnou vzduchovou kapsu). U strojů, které používají hydraulický olej k pohonu kol nebo nářadí (tedy všechny bagry, podkopy, a další stroje, kde je velký průtok a tlak po dlouhou dobu, stejně jako všechny stroje s pohonem kol pomocí hydromotorů, a všechny stroje s rotačními pohony nářadí poháněnými hydromotory, pokud je takové nářadí v chodu delší dobu nebo velmi často) vyžadují nádrže výrazně větší, a většinou také aktivní chlazení oleje s tepelným čidlem (hydraulický olej by se měl aktivně chladit, pokud za provozu dosahuje teploty nad cca 50°C – už při 80°C dochází k nevratnému poškození oleje, i některých těsnících prvků v okruhu! Tepelné čidlo chlazení tedy u hydrauliky bývá nastaveno na sepnutí při 50-55°C). Optimální provozní teplota hydraulického oleje je cca 20-45°C, ale nevadí ani o trochu více či méně, obvykle ale ne méně než 10°C, a ne více než 55°C trvale (až 70°C krátkodobě – tato teplota je přípustná jako krátkodobá výstupní teplota oleje před chladičem, nikoliv za ním, nebo dokonce v nádrži – tam by teplota oleje neměla dlouhodobě překročit 45-50°C maximálně). Při teplotách pod +10°C je již potřeba používat „zimní“ nebo „celoroční“ olej (současný standard pro letní provoz je obvykle ISO VG46, zatímco pro celoroční a mírný zimní provoz je to ISO VG32 – řidší olej už zase nelze použít „za tepla“ – každý konkrétní olej má tabulku či graf provozních teplot, který udává jak minimální, tak i maximální provozní teploty a také hodnoty hraniční. Pro každou aplikaci tedy je potřeba zvážit jaký olej bude nejvhodnější. U pohonů a pojezdů dochází k většímu ohřevu než u klasické silové hydrauliky, která je tlakem zatěžována jen nárazově, a většinu provozní doby je tlak v okruhu nízký, nebo dokonce minimální, což může, ale nemusí řešit např. aktivní chlazení, a při teplotách výrazně pod nulou je již většinou potřeba předehřev, nebo velmi dlouhý chod čerpadla bez zátěže (případně s pomalu rostoucí zátěží), pokud to typ čerpadla dovolí (např. u pístkových čerpadel se tento postup nedoporučuje), aby olej dosáhl minimální nezbytné teploty pro správnou funkci čerpadla.

 

Kontrukce nádrže samotné je tedy podřízena hned několika účelům, které je potřeba skloubit, aby celek správně fungoval. Když tedy pomineme samotný tvar nádrže (který by měl být prostě jen obecně spíše „na výšku“, ale není zdaleka nutné aby byla nádrž vysloveně na stojato – stačí když nebude příliš plochá ani nebude mít příliš dlouhé strany základny), je toho dost uvnitř i z venku, co je potřeba dodržet. Shrňme si to tedy v bodech:

 

Nejdůležitější, a často opomíjené, je přisávání vzduchu

 
Hladina oleje v nádrži kolísá s tím jak olej přibývá a ubývá podle toho, kolik a jak velkých pístů se právě vysouvá či zasouvá. V nádrži nesmí v žádném případě nastat podtlak, a to ani velmi malý – hrozí dočasná nebo i trvalá (po dobu trvání podtlaku v nádrži), částečná nebo úplná ztráta funkce čerpadla, ale i poškození čerpadla! Přisávaný vzduch by samozřejmě měl být pokud možno suchý a zbavený částeček prachu – to první se na mobilním stroji těžko zajistí, o to druhé by se měl postarat vhodný filtr. Ten může být (což vřele doporučuji) součástí víčka nádrže (o kterém píšu níže, protože jde o konstrukčně poměrně složité zařízení, které se nevyplatí vyrábět, a je lepší koupit ho hotové).

 

– Dále je velmi dobré (ale ne vždy nutné – zejména u zástavbových filtrů to není potřeba) vybavit nádrž jednou nebo více příčkami. Opět nejde o jen tak nějakou příčku – musí plnit dva účely, a současně umožnit oleji volný přechod do další komory nádrže. Obvykle se tedy dělá příčka do cca 1/2 výšky nádrže (ne o moc více – olej by nemusel dosáhnout přes hranu např. v náklonu, nebo při vysunutí více pístů), nebo o něco níže. Příliš vysoká příčka není dobrá, stejně jako příliš nízká (třeba jen 5cm vysoká příčka toho moc nevyřeší). Příčka by v každém případě měla umožnit v případě potřeby průchod oleje pod ní, nebo kolem ní. Příčka nemusí nezbytně sahat až na dno nádrže, je ale dobré aby mu byla velmi blízko – mezera okolo 0,5-1cm ale nevadí, asi ani 2cm by u větších nádrží nebyly problém. Pokud chcete mít příčku až na dno, je dobré v rozích nechat „useknuté“ rohy – stačí cca 2×2 až 3×3 cm, opět podle velikosti nádrže, a tedy průtoku oleje okruhem. Účelem je právě průtok oleje v případě, kdy hladina nedosáhne až na hranu přepážky. U dobře navržené nádrže by k tomu mělo dojít opravdu jen vyjímečně, ale je lépe s tím počítat, než nechat čerpadlo „na suchu“, což by ho prakticky okamžitě poškodilo. Případně můžete udělat otvor či otvory v příčce, někde mezi spodní a vrchní hranou. Příčka není zeď, která má bránit oleji projít – má jen zklidnit jeho tok, aby se mohl usadit kal, a aby bubliny vzduchu byly přinuceny vystoupat nahoru k hladině, odkud se pak hůře dostávají zase dolů k sání na druhé straně příčky. Jeden nebo několik relativně menších, či klidně i úplně malých otvorů tedy tuto funkci prakticky nenaruší. Může jít o několik děr, klidně prostě vyvrtaných vrtačkou, nebo například o nějaké „okénko“ či „okénka“, ale ne příliš velká, aby olej nešel primárně těmito otvory, a byl nucen z větší části jít přes vrchní hranu přepážky. Rozumný rozměr takového „okénka“ bude tak maximálně do cca 2×2 (možná ještě 3×3) centimetry, pokud bude „okének“ více, měla by asi být spíše menší – jejich plocha se sčítá, tak aby většina oleje neprošla těmito otvory, ale šla vrchem, přes hranu přepážky.

 

– Vstup oleje vracejícího se z okruhu (tzv. „vracečka“) by měl být co nejdále od nasávání („sání“), tedy obvykle na opačné straně nádrže. Měl by být vždy pod hladinou oleje (i při poklesu hladiny po vysunutí několika pístů), ale ne moc nízko u dna, aby proud oleje nevířil kal na dně. Jako ideální se tedy jeví cca 1/2 výšky nádrže, z boku či čela nádrže – vratka může být i zhora nebo zdola, ale v tom případě musí být opatřena trubkou, která vede olej opět do cca poloviny výšky nádrže. V případě vratky zhora by pak měla být na konci zahnutá, aby výstup byl vodorovně, nebo zaslepená a opatřená dírami (dostatečně velkými a v dostatečném počtu) po stranách, aby olej svým prouděním nevířil kal na dně nádrže. Sání by naopak mělo být o něco níže, aby co nejméně nasávalo vzuchové bubliny, nebo dokonce vzduch (např. při náklonu stroje), ale ne až úplně na dně, aby nesálo kal usazený na dně. Sání musí být vždy dostateně (velkoryse) dimenzované, aby kladlo co nejmenší odpor oleji. Raději dvojnásobně předimenzované, než mírně poddimenzované. Sání opět nemusí nutně být z boku či čela – může být zdola, a směřovat vzhůru. V takovém případě se opět opatří trubkou, která zajistí že se nebude nasávat kal ze dna nádrže – stačí pár centimetrů (u nádrže na cca 20 litrů třeba 4-7 cm od dna – ne více než cca do 1/4 výšky nádrže, raději o něco níže, ale minimálně 2-3 cm od dna). Sání vedené z vrchu nádrže nelze u mobilních strojů většinou doporučit. Mezi vracečkou a sáním by, jak už bylo řečeno, měla být přepážka či přepážky (dvě z mnoha možných řešení přepážek ukazují přiložené obrázky – na obrázku se dvěma přepážkami je jejich tvar uzpůsoben tomu, aby po většinu provozní doby tekl olej co nejdelší cestou, tedy „cik cak“, což obstará mírné snížení asi třetiny délky hrany každé z nich, ovšem na opačných koncích. Většina oleje pak bude proudit esovitě, od vratky do strany k jednomu výřezu, odsud pak zase na druhou stranu ke druhému výřezu, a od něj opět na druhou stranu nádrže k sání – olej tedy urazí až 3x delší cestu, než kdyby šel přes hranu přepážky přímo. Toto řešení lze použít i u jedné přepážky – pak by samozřejmě sání a vracečka byly na stejné straně nádrže, a vybrání v přepážce na její opačné straně. Účelem samozřejmě je co nejvíce zklidnit tok oleje, aby kal měl čas se usadit, a bubliny čas vystoupat k hladině)

 

– Hladinoměr (který může být vybaven také teploměrem oleje – většinou není o mnoho dražší, a znát teplotu oleje se hodí), by měl být umístěn poblíž sání, aby detekoval hladinu oleje právě v místě, kde to je nejdůležitější, tedy u sání. Pak snadno i v náklonu a podobně poznáme, jestli je hladina dostatečně vysoko aby nehrozilo nasávání vzduchu. Pouhý olejoznak se hodí spíše pro stacionární stroje, které se nenaklánějí. U mobilní hydrauliky bude lepší klasický hladinoměr, pokud možno delší, aby svým rozsahem pokryl jak obvyklý stav hladiny, tak i stav kriticky nízký – obvykle to bude kolem cca 1/3 až cca 1/2 výšky celé nádrže, protože provozní hladina oleje bude výrazně níž než vršek nádrže, a její mezní spodní hranice bude výrazně výš než dno – oboje o cca 10cm (u běžně velkých nádrží na cca 20-40 litrů oleje).

 

Ukázka různých hladinoměrů s teploměrem a bez něj:

 

 

– Dalším vhodným doplňkem nádrže je tzv „síto bublin“. To slouží nejen k odvodu pěny na hladině oleje, ale na jeho početných hranách se vysrážejí malé bublinky do větších, které pak mají výrazně větší snahu vystoupat k hladině a nevrátit se do okruhu. Tomu tedy odpovídá i sklon síta, který směřuje po směru toku oleje nádrží, a to vždy směrem od vracečky k sání, pod mírným sklonem vzhůru. Síto, stejně jako přepážka/přepážky není nezbytné (opět zejména v případě zástavbových filtrů, které jeho funkci částečně nahradí svojí konstrukcí, stejně jako nahradí příčku), ale je vhodné ho do nádrže dát. Čím jemnější, tím lépe, ale není nutné hned používat jemné síto – poslouží i děrovaný plech, tahokov a podobně. Pozor ale na materiál – zrezivělé drolící se nebo odlupující se síto udělá více škody než užitku! Obecně se při konstrukci nádrže snažte vyhnout snadno rezivějícím (či jinak oxidujícím) materiálům. Ideální je samozřejmě nerez, nebo vhodná povrchová úprava, pokud možno provedená až u hotové nádrže, protože během výroby se povrchová úprava místy zničí. Nepoužívejte ale běžné barvy a laky – olej je může rozleptat, což v lepším případě znamená ztrátu povrchové ochrany, ale může to také skončit zacpaným sáním a zničením čerpadla!

 

– Je dobré nádrž vybavit i odkalovacím šroubem (otvorem), ideálně pak i servisními otvory pro možnost čištění vnitřku nádrže, opravy a podobně. Odkalovací šroub vřele doporučuji – u nádrží, které nelze snadno sundat je to skoro nutnost, servisní otvor je spíš „vymoženost“, ale může znamenat rozdíl mezi opravou či vyčištěním původní nádrže nebo nutností vyrobit (koupit) novou. Je dobré, aby servisní otvor byl dostatečně velký, aby jím šla do nádrže vstrčit alespoň jedna ruka s nějakým nástrojem – třeba svářečkou. Na obrázcích jsou pro jednoduchost servisní otvory z boku nádrže, a to jak na straně před sítem, tak na straně za ním, což samozřejmě nemusí být nutné – za síto by se nemělo nic dostat, ale samozřejmě např. při jeho uvolnění a následné opravě se může hodit i přístup z druhé strany. Stejně tak ale může být servisní otvor nahoře – případně celé víko může být sundavací, což je samozřejmě ideální řešení, ale není to samozřejmě nutné. Stejně tak může být zespodu, což je dobré hlavně u větších a pevně přidělaných nádrží, které by jinak nešlo vymýt tak, aby v nádrži nezbyla voda, případně i kal. Menší nádrž se pro opravu nebo čištění prostě sundá a otočí.

 

– Nalévací víčko nádrže, jak již bylo řečeno, může plnit hned několik funkcí. Slouží samozřejmě k doplňování oleje, a pokud možno také jako první linie ochrany před vniknutím větších nečistot a nežádoucích předmětů do nádrže, k čemuž slouží koš v nalévacím hrdle, ale hlavně filtr nasávaného vzduchu, který může být jeho součástí, čímž nahradí jinak nezbytný vstup přisávání vzduchu, který je tak jako tak velmi vhodné opatřit vhodným filtrem, a chránit ho před stříkající vodou, blátem a prachem – například od kol, ale také před olejem šplouchajícím a cákajícím v nádrži při pohybech stroje, který by filtr spolu s prachem doslova zalepil. Dále může být vybaveno i zpětnou záklopkou pro případ převrácení stroje, nebo například měrkou oleje (lepší je ale hladinoměr). Příklady vhodného typu takového multifunkčního víčka ukazují přiložené obrázky. Dá se sehnat za několik stokorun (základní varianta s filtrem vzduchu a košem už od cca 350,- Kč, bez koše pak ještě levněji). Vřele doporučuji toto řešení použít – vyhnete se řadě problémů, a ušetříte si práci…

 

 

Pokud nechcete kupovat toto speciální víčko, můžete udělat samostatný otvor pro nasávání vzduchu, a opatřit ho nějakým podobným filtrem (který ovšem nebude zdaleka tak kvalitní, a nebude chráněný proti vodě, prachu a blátu jak tomu je u filtru ve víčku):

 

 

Případně takovýmto zbytečně drahým a velkým samostatným filtrem:

 

 

Poslední možností, protože kvalita filtrace je bídná, a odpor kladený vzduchu relativně velký, je takovéto jednoduché „sítko“ (které se jinak používá spíše pro filtraci vzduchu nasávaného do jednočinného pístu při jeho zasouvání, nebo pro odvětrání různých uzavřených prostor, či pro odfuk přetlaku u kompresoru):

 

 

– Poslední na co je dobré myslet již při výrobě nádrže jsou nějaké držáky či úchyty. Není nic horšího než udělat kompletní nádrž, ošetřit ji povrchovou úpravou zevnitř i z venku (zevnitř se vyhněte lakování – většina barev a laků se působením oleje rozpustí či sloupe!), a pak zjistit, že budete potřebovat přivařit nebo provrtat nějaký držák. Samozřejmě existují držáky které nejsou součástí nádrže – třeba poměrně rozšířené upevňovací „pásy“. Je ale dobré při výrobě nádrže počítat i s metodou jejího uchycení na stroj.

 

– Nádrž (přesněji tedy hladina oleje v ní, nebo alespoň výstup sání) by měla u většiny čerpadel být výš než samotné čerpadlo, protože většina běžných čerpadel nemá schopnost si olej nasát (alespoň ne bez zalití). Je dobré počítat i se změnou výšky mezi olejem v nádrži a čerpadlem při náklonu stroje – převýšení by tedy mělo být raději větší než menší. Existují určitá kompromisní řešení sání – například smyčky na sacím vedení, které tento problém částečně řeší, ale pokud to je možné, je vždy lepší mít prostě nádrž alespoň pár desítek cm nad čerpadlem.

Přiložené obrázky ukazují jen několik málo možných variant, a pouze jeden – „hranatý“ tvar. Možností jsou samozřejmě desítky nebo spíš stovky, a záleží tedy hlavně na fantazii a možnostech výrobce a samotného stroje, pro který je nádrž určena. Když se budete držet zde uvedených zásad, jistě dokážete vše nezbytné přenést do nádrže prakticky libovolného tvaru 🙂

 

Několik málo z mnoha možných řešení a variant nádrží:

 

Nejjednodušší základní varianta s využitím všech doporučených prvků (ne všechny je nutné použít, ale je to doporučeno – nemusí to samozřejmě být přesně podle obrázku – ten ukazuje jen jedno z mnoha možných řešení):

 

 

Jiná varianta stejné nádrže, vybavená zabudovaným vratným filtrem:

 

 

Servisní otvory samozřejmě nemusí být dva, a mohou být jinde (klidně z vrchu nebo zespodu), a jinak velké. Je jen dobré mít otvor i pod sítem, ale není to nutné. Důležitější je přístup do části před sítem a před přepážkou.

 

Varianta se dvěma příčkami – o něco lepší, ale trochu složitější na výrobu:

 

Verze spodní části pro klasickou vratku:

 

 

A verze s vratným filtrem (rozdíl je jen v chybějícím vstupu vratky a samotném vratném filtru ve víku)

 

 

Pro představu o jiných možnostech rozmístění komponent na víku byl nalévací otvor s kombinovaným víčkem (s intergrovaným filtrem nasávaného vzduchu a košem) přesunut do jiné části – je prakticky jedno kam ho dáte (ideální by bylo dát ho přesně doprostřed vrchní strany nádrže, protože tam bude nejmenší riziko šplouchání oleje na filtr nasávaného vzduchu a vytečení oleje skrze víčko v náklonu stroje, ale zdaleka ne vždy je takové umístění možné, a při správném dimenzování vzduchové kapsy nad hladinou oleje to není nezbytné). Samotný vratný filtr je dobré dát před přepážku, která tam ale vůbec nemusí být, protože vratný filtr ji nahradí svou vlastní konstrukcí, a před síto, které u vratného filtru také není nezbytné – vratný filtr funguje i jako odlučovač většiny bublin. Síto pak spíše jen chrání sání před vnikem případných velkých nečistot, což by u dobře provedené nádrže nemělo hrozit, zvláště pokud je nalévací  hrdlo opatřeno košem (samozřejmě uzavřeným, včetně dna koše).
 
Všímavější jedinci si asi všimli, že obrázky nejsou zcela v souladu se všemi doporučeními v tomto článku. Chybí na nich doporučované propusti pro olej v případě že hladina nedosáhne až k hraně přepážky (což mimo jiné zavinilo nutnost tří výpustních a odkalovacích otvorů u verze se dvěma přepážkami), a také že víčko s filtrem nasávaného vzduchu je umístěno u kraje místo uprostřed. Tyto nedostatky se pokusíme brzy napravit.
 
Pár dalších obrázků, a všechny tyto obrázky ve větším rozlišení najdete v online galerii

Není tam ale nic zásadního, co by již nebylo zde 🙂