Designs de combustível de poupança de melhorar a eficiência dos sistemas hidráulicos

Pesquisadores da Universidade de Purdue demonstraram como reduzir o consumo de combustível e melhorar drasticamente a eficiência de bombas e motores hidráulicos em equipamentos pesados de construção.

Os novos modelos incorporam duas inovações: Eliminam válvulas agora necessários para direcionar o fluxo de fluido hidráulico em equipamentos pesados, e eles também pode incorporar texturizadas superfícies “microstructured” dentro bombas para melhorar o desempenho. A pesquisa mostrou o projeto “valveless” sozinho poderia reduzir o consumo de combustível em 40 por cento.

Outras economias poderia ser realizado através da combinação do projeto valveless com o conceito de superfície microtexturizada avançada, disse Monika Ivantysynova, Maha Fluid Power Systems Professor na Faculdade de Engenharia Mecânica da Purdue.

As superfícies microestruturadas foram mostrados para reduzir drasticamente as perdas de energia devido ao atrito causado por um fluido hidráulico, disse Ivantysynova, diretor de Maha Fluid Research Center Poder de Purdue.
Os resultados foram detalhados em diversos trabalhos técnicos apresentados por seu grupo de pesquisa no início deste Verão na Quinta Fluid Power Net Internacional Ph.D. Simpósio em Cracóvia, Polônia.
“Atualmente, as melhores bombas e motores podem ter uma eficiência máxima de 92 por cento, mas este nível de eficiência é apenas em um determinado intervalo de operação”, disse Ivantysynova. “Essas bombas hidráulicas nem sempre executar a este nível máximo. Às vezes, você só precisa deles para fornecer uma pequena quantidade de pressão ou de fluxo, por exemplo, para simplesmente segurar uma ferramenta no lugar. Então você não estiver executando a bomba sob a sua cargas mais elevadas, ea eficiência vai cair. ”
Os resultados demonstraram que as superfícies microestruturadas reduzir as perdas devido ao atrito em até 57 por cento quando a bomba está operando em níveis baixos e cerca de 10 por cento quando operando sob cargas pesadas. Um dos trabalhos de pesquisa sobre as superfícies microestruturadas foi citada como um “melhor papel” durante a conferência e foi escrito por estudante Jonathan Baker e Ivantysynova.
Engenheiros, no centro estão trabalhando em maneiras de projetar bombas e motores que são mais eficientes em toda a sua gama de operação.
Os sistemas hidráulicos usar uma “bomba de deslocamento variável” central que pressuriza o fluido, válvulas e dirigir o fluxo de fluido a “,” actuadores que se movem, tais como ferramentas de pás e baldes em equipamentos de escavação. Na nova concepção sem válvulas, cada actuador tem a sua própria bomba, eliminando a necessidade de válvulas.
Uma escavadeira foi equipado com a nova tecnologia valveless no centro de Purdue.
Estas superfícies microestruturadas estão localizados em aberturas estreitas em vários locais dentro de uma bomba que são preenchidos com fluido hidráulico. As aberturas cheias de líquido, que tanto a vedar a câmara de alta pressão e também funcionam como um rolamento que permite que as peças a mover-se livremente, são uma fonte principal de perdas de energia.
“Estamos a trabalhar sobre essas lacunas usando simulações de computador para compreender todos os efeitos físicos e para reduzir as perdas de eficiência devido ao atrito causado pela viscosidade do fluido hidráulico”, disse ela. “Nós sabemos que nossas simulações estão muito perto da física real, e atualmente estamos trabalhando para fabricar as superfícies e vai fazer as medições.”
A sabedoria convencional diz que as superfícies devem ser polidas, mas Ivantysynova descobriu que ter uma superfície contendo apresenta um mícron alta melhora a eficiência. As lacunas estão localizados entre as paredes de cilindro e êmbolo da bomba e entre o bloco de cilindros e uma parte chamada a placa de válvula, que se liga ao cilindro, juntamente com as portas da bomba.
Ivantysynova fez a descoberta superfície microtexturizada ao estudar os efeitos de superfícies indevidamente usinadas.
“Nós aprendemos que ele realmente melhorou o desempenho para ter superfícies que não eram completamente lisa, que era inesperado”, disse ela.
Purdue arquivou uma patente para a inovação, chamado de “design avançado superfície lacuna.”
As inovações podem ser aplicadas a um novo conceito “híbrido hidráulico” para os carros que usariam um motor hidráulico para economizar energia em carros híbridos.
Enquanto que as bombas hidráulicas trabalham por compressão de um fluido, que é então utilizado para accionar ferramentas, os motores hidráulicos operar no modo reverso: fluido de alta pressão é empurrado para dentro de uma câmara, que é utilizado para accionar um veio e proporcionar binário.
Os híbridos hidráulicos seria armazenar energia, enquanto um carro está freando comprimindo o fluido hidráulico em um tanklike “acumulador”. Em seguida, o fluido de alta pressão no acumulador seria usado para accionar um motor hidráulico, proporcionando binário para as rodas e poupança de combustível.
Em elétricos híbridos convencionais, a energia é armazenada por carregar uma bateria enquanto o carro está freando.
“Com as baterias, no entanto, apenas uma parte da energia de travagem pode ser armazenado porque leva muito mais tempo para carregar a bateria do que para carregar o acumulador com fluido hidráulico de alta pressão”, disse ela.
Engenheiros, no centro estão construindo um equipamento de teste do projeto híbrido hidráulico e Purdue arquivou uma patente sobre o conceito.
O Centro de Pesquisa Maha Fluid Power faz parte do Centro de Pesquisa de Engenharia de Energia de Fluídos compacto e eficiente, financiado pela National Science Foundation, as empresas participantes e universidades.

Fonte: http://www.purdue.edu/uns/x/2008b/080909IvantysynovaPumps.html