Hydraulisäiliö on tärkeä osa hydraulijärjestelmää - PMC Hydraulics kehittää kuorma-auto hydrauliikkaa mm. syklonisäiliön tukkiautoon

Kaikki sai oikeastaan alkunsa mukautettujen syklonitankkien valmistamisesta linja-autojen hydraulitoimista tuuletusta varten. Thomas Dahl ja Sten Frödin kehittivät tätä periaatetta eteenpäin silloisella Berendsenillä. Itse säiliön kehittämistyöstä voit lukea Fluid Finlandin numerosta 2/2016, minkä löydät lukukoneesta osoitteessa www.fluidfinland.fi.

(kuva yllä: Nosturiautoille on kehitetty yhteistyössä HIABin kanssa säiliöitä, jotka asennetaan suoraan jalustaan. Kun kuorma-autoissa on edessä kaksi vetoakselia ja takana vaikkapa kolme akselia, alkaa tilaa olla rajoitetusti esimerkiksi polttoainesäiliöille ja nostovarusteiden säilytyslaatikoille. Syklonisäiliökonsepti vapauttaa tärkeää tilaa kuorma-auton sivuilta.) 

Kuorma-autoja varten mukautetuista syklonisäiliöistä on tullut kasvava markkina PMC Hydraulicsille, ja useat erilaiset sovellukset kulkevat jo teillä. Yleisesti säiliön koko suunnitellaan vastaamaan hydraulijärjestelmän vaatimia öljyn tilavuusvaihteluita, lisättynä tietyllä marginaalilla. Syklonikonseptilla mahdollistetaan poikkeava suunnittelu, joka mahdollistaa merkittävän painon- ja tilansäästön. 

Tämän lisäksi sykloni luo positiivisen ylipaineen hydraulipumpun imuyhteeseen paluuvirtauksien aikana, mikä vaikuttaa suotuisasti pumpun käyttöikään dieselefektin suhteen sekä parantaa pumpun hyötysuhdetta. Vaativassa kylmäkäynnistyksessä syklonisäiliöllä varustetun järjestelmän pumppu saa nopeammin lämmintä ja ilmatonta öljyä sekä ylipaineen imupuolelle.

(kuva: Tukkirekkaan asennettu ruostumattomasta teräksestä valmistettu syklonisäiliö sekä kuorma-auton paineilmasäiliöt. Syklonisäiliön kokoero on todella suuri kun sitä vertaa perinteiseen puuauton hydraulisäiliöön.)

Ruostumaton syklonisäiliö tukkirekkaan

HIAB ja PMC Hydraulics ovat yhteistyössä kehittäneet ruostumattoman syklonisäiliön tukkirekkoja ja jäteautoja varten. Säiliökonseptia on kokeiltu yhteistyössä HIAB-jälleenmyyjä Thyréns Kran & LV Servicen kanssa. Uuden säiliökonseptin ansiosta öljytilavuus on pienentynyt 280 litrasta sataan litraan!

(kuva: Tämä syklonisäiliö korvaa edeltäjänsä kymmenesosalla öljytilavuudesta.)

Kyseisen sovelluksen toiminnallisissa testeissä on mitattu noin 20 litraa pienempi tilavuusvaihtelu, puuvaunun kallistus toiminnon ollessa päällä. Testejä suoritettiin vuoden 2017 aikana, ja nyt jo useat tukkirekat käyttävät tätä ratkaisua. Toiminto on ollut erittäin hyvä sekä kylmissä talvioloissa, kuten vuoden 2018 alussa, että lämpimällä säällä kesällä 2017. Kevyempi paino tarkoittaa myös matalampia hiilidioksidipäästöjä, parempaa polttoainetaloudellisuutta ja suurempaa kuormakapasiteettia. 

HIAB on myös kehittänyt HiVision -ohjausjärjestelmän tukkirekoille. Kuorma-autonkuljettaja voi jäädä istumaan hyttiin ja kuormata tai purkaa puuta VR -teknologiaa ja 3D-laseja käyttämällä. VR-teknologialla voidaan mahdollisesti korvata tukkirekan takaosan nosturihytti. HiVision-järjestelmän ja syklonisäiliön yhdistelmä tekee kuorma-autosta huomattavasti kevyemmän, jolloin tukkirekan kuormakapasiteettia voidaan kasvattaa yli 600 kilolla. Tuloksena kannattavuus kasvaa, mikä näkyy suoraan sekä tuloksessa että hiilidioksidipäästöissä.

(kuva: Syklonisäiliön rakenne on ainutlaatuinen mutta melko yksinkertainen; kuvassa näkyy sykloni, suodatus ja liitännät.)

(kuva: HIABilla syklonisäiliöt ovat osa uutta tuoteohjelmaa nimeltä HIAB Frameworks.)

Selkeitä etuja nosturiautoihin

Nosturiautoille on kehitetty yhteistyössä HIABin kanssa säiliöitä, jotka asennetaan suoraan jalustaan. Kun kuorma-autoissa on edessä kaksi vetoakselia ja takana vaikkapa kolme akselia, alkaa tilaa olla rajoitetusti esimerkiksi polttoainesäiliöille ja nostovarusteiden säilytyslaatikoille. Syklonisäiliökonsepti vapauttaa tärkeää tilaa kuorma-auton sivuilta.

Syklonisäiliön avulla voidaan hyödyntää lähes koko hydraulijärjestelmän öljytilavuuden vaihtelu, kuormanosturin sylintereiden ollessa ääriasennoissaan. Jalustaan asennetuilla säiliöillä saavutetaan myös erittäin merkittävä tuotannollinen etu, jolloin tehdasvalmiin kuorma-auton varustaminen kuormausnosturilla on nopeampaa ja edullisempaa. HIABilla syklonisäiliöt ovat osa uutta tuoteohjelmaa nimeltä HIAB Frameworks. Tavoitteena on minimoida kuorma-autojen toimitusvalmiiksi varustamiseen kuluva aika lukuisien standardiosien avulla. HIABin laskelmien mukaan kappaletavara-autojen kohdalla syntyy viiden vuoden aikana noin 3 000 euron säästöt ja kolmen tonnin hiilidioksidipäästövähennys. Tämän saa aikaan vähäisempi öljyntarve sekä kuorma-autojen pienentynyt polttoaineen tarve normaalissa 100 000 kilometrin vuosittaisessa ajossa.

Hakkuriautoissa säiliö pienee oleellisesti

Haketta tuottaville kuorma- autoille on kehitetty öljytilavuutta huomattavasti pienentäviä säiliöitä. Parhaimmillaan säiliön tilavuus on kymmenesosa pumpun tuotosta! Tietyissä sovelluksissa pumpun tuotto on useita satoja litroja minuutissa pienin tilavuusmuutoksin. Tukkinosturilla ja hakettimella varustetuista autoista on enää pieni askel todellisiin metsäkoneisiin, kuten harvestereihin ja kuormatraktoreihin. Kuvan syklonisäiliössä on kaksi SAE 2,5” imuliitäntää sekä paluusuodatin ja sykloni 500 litralle minuutissa. Tämä säiliö soveltuu myös teolliseen käyttöön, esimerkiksi 140 kuutioiselle säätötilavuuspumpulle ja tarvittaessa samankokoisella jäähdytys/suodatinpiirille.

(kuva: PMC Hydraulics on mukana Sirius LTU -maastoajoneuvoprojektissa yhdessä Luulajan teknillisen yliopiston kanssa. Projektiajoneuvo on varustettu hydrostaattisella voimansiirrolla ja nosturilla sekä PMC:n syklonisäiliöllä.)

Muita kiinnostavia projekteja

PMC Hydraulics on mukana Sirius LTU -maastoajoneuvoprojektissa yhdessä Luulajan teknillisen yliopiston opiskelijoiden kanssa. Projektiajoneuvo on varustettu hydrostaattisella voimansiirrolla ja nosturilla sekä PMC:n syklonisäiliöllä.

Myös tiemerkintöjen maalaukseen on kehitetty syklonisäiliösarja, jossa tavoitteena on pienentää säiliön painoa ja tilavuutta, jotta maalin määrää voitaisiin puolestaan lisätä. Samassa järjestelmässä on useita hydraulipumppuja, joten säiliö on varustettu imukammiolla, jossa sykloni palvelee useita imuliitäntöjä yhdellä öljynvirtauksella. Kun lämpötila laskee lähelle 40 pakkasastetta, haastavissa kylmäkäynnistyksissä voidaan käyttää erityistä syklonisäiliötä, jossa paineenrajoitin pumppaa öljyn ympäri syklonia.

(kuva: Kuorma-autoon asennettu syklonisäiliö tiemerkintöjen maalausta varten. Tavoitteena on pienentää säiliön painoa ja tilavuutta, jotta maalin määrää voitaisiin puolestaan lisätä.)

Toinen jo käynnistynyt kiinnostava projekti koskee nosturiautoja, joita käytetään eri tarkoituksiin vuodenajasta riippuen. Projektissa kehitetään hytin taakse sijoitettavaa eturunkosäiliötä, jossa on imuliitännät kahdelle 130 cm³/r säätötilavuuspumpulle. Toinen pumppu tuottaa öljyä jatkuvasti ajon aikana auraukselle, ja toinen tarvittaessa suolaukselle. Säätötilavuuspumput säätelevät virtauksia suolausaggregaatin suhteellisen tasaisen tarpeen ja sivuauran vaihtelevan tarpeen mukaisesti, esimerkiksi auran edellyttäessä lyhytaikaista korkeaa virtausta maantiellä ajettaessa. Tämä säätötilavuuspumpuilla varustettu järjestelmä pienentää tehohäviötä ja järjestelmän lämmön muodostumista. Nykyiset suolausautojen järjestelmät käyvät usein kiinteätilavuuksisilla pumpuilla, jolloin osa öljyn virtauksesta palaa säiliöön aiheuttaen turhaa lämpöhukkaa, lisäten polttoaineenkulutusta.

Kesäisin pumppua voidaan käyttää nosturitoiminnossa tai jossain muussa hydraulitoiminnossa. Toinen säätötilavuuspumppu on varustettu erillisellä ulosottokytkimellä, joka pyörii vain kuorma-auton ollessa paikoillaan. Tämä hydraulipumppu hoitaa kuorma-auton kuormausnosturia.

(kuva: Intiassa PMC ja Atlas Copco tekevät yhteistyötä projektissa, jossa asennetaan syklonisäiliöitä porauslaitteilla varustettuihin kuorma-autoihin.)

Perussäiliökoot eri käyttötarpeisiin

PMC:n perusvalikoimaan kuuluu 100 litran syklonisäiliö, joka on varustettu paluusuodattimella ja syklonilla pumpun tuotolle 200 l/min ja ajoittaiselle paluuvirtaukselle jopa 300 l/min. Suunnitelmissa on myös pienempi säiliö, jonka nettotilavuus on noin 60 litraa, sekä suurempi jopa 180 litran säiliö suurille kippiautoille, joissa on yksi tai useampi teleskooppisylinteri ja suuret öljyn tilavuusvaihtelut. Kokemus on osoittanut, että kuorma-autosovelluksissa on usein hyvin pienet tilavuusvaihtelut suhteessa säiliöiden kokoon. Tästä huolimatta käytetään useiden satojen litrojen säiliöitä. 

(kuva: PMC syklonisäiliöitä tulee saataville hyvä perusvalikoima eri kokoisia malleja.)

PMC:n syklonisäiliöt kuorma-autoihin, joilla on suuri hydraulinen tehontarve ja kaksoispumput, on varustettu suuremmalla paluusuodattimella, 650 l/min syklonilla ja kahdelle SAE 3” imuliitännällä. Tätä säiliöratkaisua voidaan soveltaa esimerkiksi suurissa huuhteluautoissa. 

Pienimmät säiliöt muotoillaan syklonin pituuden ja leveyden sekä paluusuodattimen korkeuden mukaan. Tällä hetkellä valmistetaan nettotilavuudeltaan 18-litraisia syklonisäiliöitä, joissa on 350 l/min sykloni. Näitä kompakteja säiliöitä voidaan esimerkiksi käyttää kylmäautojen hydraulikäyttöisissä jäähdytysjärjestelmissä.

Innovatiivista venttiiliteknologiaa

PMC Hydraulics kehittää omia ratkaisujaan kuorma-autosovelluksiin myös venttiilien alalla, jossa yrityksellä on patentti istukkaventtiileistä. Tekniikka mahdollistaa yksinkertaisen lohkon koneistuksen ja suurten virtausten pienen painehäviön. PMC on suorittanut kuormitustestejä 450 bar:lla.  

Yhteistyössä Sunfabin kanssa on kehitetty täysin uusi kevennysventtiilisarja (kuvassa) kuorma-autojen kiinteätilavuuksisia pumppuja varten. Venttiilit ovat kevyitä ja niillä on pieni painehäviö. Venttiiliä on myös käytetty usean vuoden ajan liikkuvien koneiden tuulettimien ja öljynjäähdyttimien ohjauksiin, saavuttaen pehmeät vaihdot ja pienet painehäviöt. Tällä hetkellä PMC Hydraulicsilla on kolme istukkaventtiilipatenttia ja tekniikkaa käytetään laajasti uusissa sovelluksissa. Valikoimassa on myös kehittyneempiä proportionaalisia venttiilitoimintoja Valvistor ohjauksilla, jotka integroidaan suoraan venttiililohkoon. Teknologia mahdollistaa kevyemmän venttiililohkon painon, suurien virtauksien sovelluksissa, kuten metsäteollisuuden hakkuulaitteissa.