食品加工将成为水力学最大的新应用之一

对于机器的设计者而言，决定采用水力学而不是更广泛接受的替代方案，处于自我更新趋势的最前沿。在液压系统的悠久历史中，石油与水的争论已经间歇性地复活，最近引入了大量有效的新型水力学组件。在过去，水基系统只赢得了工程界的勉强尊重。在其200年历史的最后半个世纪中，水力学一直被视为一种好奇心 - 一种过时的技术驱动着吱吱作响的机械。

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没有猪肉桶。但水基元件的进步正在改变这一点。在丹麦的SFK肉类系统公司，采用水力学的决定是基于新的技术标准，而不是传统的信念。该机器的工程师选择丹佛斯的NESSIE水力液压系统而不是传统的替代方案，如气动或电动马达。“由于运行成本和噪音，我们远离气动机械，”新机器设计师SFK Meat Systems的贸易和服务经理Erik Petersen解释道。

Petersen解释说，气动版本的噪音水平通常为88-89 dBA，而水压系统的噪音水平则低至80 dBA。同样，由于锯的3马力要求所需的大包装尺寸，SFK避开了电动机。

专家预计，食品加工将成为水力学最大的新应用之一。与油基液压系统不同，水系统不会污染食物。因此，他们也对制药业抱有吸引力。

水力学的新希望延伸到其他许多领域。德国Sprockhovel的Hauhinco Maschineenfabrik向各种新客户销售水基系统，其中包括一家德国豪华汽车制造商，该公司将其用于焊接机器人。芬兰坦佩雷的Hytar Oy将其水基系统应用于造纸行业的海水压载泵，柴油排放控制系统和水切割动力包。

本世纪初，当工程师开发出耐油密封件时，水力学失宠。从那时起，石油水力学占主导地位。与此同时，水被认为是具有固有技术问题的成本替代方案。

就在那时。这种表征一度准确。水为工程师带来了一系列严峻的技术挑战。其中包括：低粘度，低润滑性，腐蚀性，冷冻和高温下的流体损失。结果，部件制造商发现难以保持密封完整性。他们还努力设计最先进的泵和阀门，并防止内表面腐蚀。虽然大多数问题都是可以解决的，但在很多情况下，解决方案的成本是油压水力学的三到四倍。

这就是为什么在过去的40年里，水力学已经集中在少数应用上。其中最主要的是：钢铁厂，铝厂，采矿和石油钻探。由于消防安全问题，这些工业用户使用水。直到最近，这些用户还是少数愿意为水力设备支付更多费用的用户。

然而，现在潮流正在转变。工程师正在重新关注水力学，部分原因在于环境运动。许多人现在认为水力学是环保的，不易燃的，廉价的，清洁的，易于获得的，并且易于丢弃，而不是用黄疸的眼睛观察它。与此同时，液压油泄漏，仅仅是十年前的烦恼，已经成为一个潜在的代价高昂的问题。油系统的用户不再能够清洗排油管中的油泄漏。相反，它们必须以环保的方式收集和处理。

“通过提供旨在消除泄漏的新设计，油液行业为水力学问题提供了一个看似令人满意的解决方案，”宾夕法尼亚州伯特利公园Schrupp公司总经理Ken Kirk说。“然而，这些问题仍然存在。”

更重要的是，新的噪音法规可能会导致一些已经关注漏油和气动噪音的机器制造商首次认真考虑水力学问题。

处理泄漏。尽管如此，工程师必须解决一些棘手的技术问题，然后水力学可以在工业中占据更加突出的位置。其中最重要的是：泄漏。

工程师估计水的粘度约为液压油的三十分之一。换句话说，它的加速率更高，流速更快，能量更大。

总之，所有这些特征都转化为更大的破坏潜力。结果，水系统传统上存在泄漏问题。对于纯自来水系统而言，尤其如此，与使用95%自来水和5%油的混合物相反。

但制造商正在通过使用新的陶瓷材料(如氧化铝和氧化锆)来解决泄漏和腐蚀问题。例如，Hauhinco已经引入了先导阀 - 球阀和阀芯 - 用于防漏应用。该公司的球阀使用陶瓷球和金属座;它的阀芯式阀门采用陶瓷阀芯。据说阀芯泄漏时间在3毫升/分钟至12毫升/分钟之间。

陶瓷材料的优点：它们在高压下表现更好，永久变形更小，腐蚀更少，在非润滑条件下磨损更好。结果：减少阀门泄漏。Hauhinco的Ladislaus Stromps指出：“你对陶瓷上的陶瓷没有磨损。”

丹佛斯'NESSIE系统专为纯自来水设计，通过在泵的移动表面上使用自润滑聚合物来处理泄漏。流过移动表面的水产生热量，从而激活聚合物。NESSIE的轴向柱塞泵在所有主要接触表面上使用自润滑功能：活塞和气缸孔之间，“拖鞋”和旋转斜盘，阀板和气缸体顶部。

自润滑聚合物在NESSIE的电机设计中也起着重要作用。丹佛斯工程师也在所有电机的运动部件上使用了聚合物。它带来了红利。该公司是目前唯一一家提供水压马达的公司。

为了进一步解决泄漏问题，整个行业的工程师也重新设计了许多水力液压元件。它们通常通过结合更严格的零件公差来处理水的较低粘度。例如，大多数泵现在必须使用0.0001英寸的间隙，而不是油液压系统中更常见的0.0005英寸的间隙。为了防止腐蚀，包括活塞，气缸体，旋转斜盘和阀板在内的许多零件现在都由不锈钢制成。外壳也经过重新设计：现在大多数都使用铸铜。

在大多数情况下，制造商并未大幅改变密封件的设计以适应水。但即使在那里，微妙的变化也浮出水面。许多阀座现在使用高腈BUNA-N橡胶来密封阀门中的柱塞和O形圈。“大多数侵蚀问题都发生在海豹附近，那里你的速度非常快，”美国威斯康星州密尔沃基油料公司工程副总裁Gary Bahner说。“你所需要的只是一个针孔，水很快就会通过。”

实现比例控制。然而，系统制造商意识到，如果没有最先进的控制措施，他们不会在新市场中破土动工。在汽车等行业中尤其如此，用户习惯于高科技功能。“为了赢得这些领域的客户，我们必须生产出与其油当量一样易于使用的设备，”一位工程师说。

这就是为什么Hauhinco花了五年时间开发陶瓷滑阀的原因之一。传统上，滑阀未能承受严苛的水。但是，如果没有滑阀，Hauhinco的工程师相信他们无法建立一个与油基系统具有相同特性的比例控制系统。因此，决定引入陶瓷阀芯。

在整个行业中，制造商认为他们应该在未来五年内专注于比例控制。为了在该领域取得进展，工程师们努力减轻由水的电导率引起的问题。与具有低导电性的液压油不同，当与伺服阀一起使用时，水会引起问题。

一些公司仍然成功地开发了比例控制系统。其他人则紧随其后。威斯康星州橡树溪市的Elwood公司现在提供一个水压阀，由来自闭环控制器的电压反馈信号控制。使用比例/伺服电磁阀，它向系统供应流体或从中释放流体。该步骤可精确控制系统压力，从而控制负载力。

降低成本的关键。尽管有这些进步，但工程师们还是说需要做更多工在水力学渗透到更广泛的应用之前，它必须：

削减开支。使用95%水的系统比油液压系统的成本高出约20%，但纯自来水系统的成本要高出三到四倍。随着市场的发展，水力液压制造商预计成本会下降。

消除细菌生长。水中的细菌生长是一个问题，制造商只是开始用杀菌剂计划来解决。

开发新泵。开发廉价的压力补偿泵将消除对大型且昂贵的中央蓄能器系统的需求。因此，水力学可以转移到现在为小型系统保留的应用中。

然而，在剩余的工作中，最重要的可能是降低系统成本。

尽管如此，一些制造商仍然表示，尽管初始成本很高，但客户仍在寻找水力学方面的经济优势。一家德国汽车制造商在进行成本分析后，据报道，由于整体成本较低，因此选择了水和气动的水力学。汽车制造商在考虑运营成本时说，水力学可以讨价还价。

基于这样的评估，水力学制造商非常乐观地认为他们可以重新获得他们以前的突出地位。