Symboly hydraulického čerpadla jsou standardizovaná grafická znázornění používaná ve schématech hydraulických obvodů (schémat) k identifikaci typu, směru proudění a způsobu ovládání čerpadla bez písemného popisu. Jejich správné čtení je nezbytné pro každého, kdo navrhuje, řeší problémy nebo udržuje hydraulický systém. Mezi mnoha typy čerpadel znázorněnými v těchto schématech je hydraulické čerpadlo poháněné PTO (Power Take-Off) jedním z prakticky nejdůležitějších – široce používané v zemědělství, kamionové dopravě, stavebnictví a záchranných službách, kde motor vozidla přímo pohání hydraulické pracovní funkce.
Tento článek vysvětluje, jak přesně interpretovat symboly hydraulického čerpadla, pokrývá varianty klíčových symbolů, se kterými se setkáte, a poté jde do praktické hloubky hydraulických čerpadel poháněných PTO – jak fungují, na jakých specifikacích záleží a jak vybrat to správné pro danou aplikaci.
Jak číst symbol základního hydraulického čerpadla
Norma ISO 1219 celosvětově upravuje hydraulické a pneumatické schematické symboly. Podle této normy mají všechny symboly hydraulických čerpadel společný základ: kruh představující tělo čerpadla s plným černým trojúhelníkem směřujícím ven z kruhu, který označuje směr průtoku. Trojúhelník směřující pryč od kruhu ukazuje, že je tekutina vytlačována – to odlišuje čerpadlo (příkon energie, výdej tekutiny) od hydraulického motoru (přívod tekutiny, mechanický výstup), kde trojúhelník směřuje dovnitř ke kruhu.
Další prvky přidané k tomuto základnímu symbolu vyjadřují specifické vlastnosti čerpadla:
- Jedna šipka skrz kruh (diagonální): Označuje čerpadlo s pevným objemem – čerpadlo dodává stejný objem kapaliny na otáčku bez ohledu na tlak v systému nebo externí nastavení.
- Dvojitá šipka skrz kruh (dvě úhlopříčky, jedna se šipkou na každém konci): Označuje čerpadlo s proměnným objemem – výstupní průtok lze upravit za chodu čerpadla, obvykle změnou úhlu cykliky u pístového čerpadla.
- Dva tokové trojúhelníky na opačných stranách kruhu: Označuje obousměrné čerpadlo schopné čerpat v obou směrech — čerpadlo může obrátit průtok, což je běžné v obvodech hydrostatické převodovky.
- Zakřivená šipka kolem čáry hřídele: Označuje směr otáčení hřídele – ve směru nebo proti směru hodinových ručiček – což je kritické při specifikaci výměny čerpadla nebo připojení pohonu PTO.
- Do kruhu přidán symbol pružiny nebo čára pilotního tlaku: Označuje tlakově kompenzované čerpadlo s proměnným objemem, kde se objem automaticky snižuje, když tlak v systému dosáhne nastavené hodnoty kompenzátoru.
- Přerušovaná čára od ovládacího prvku k čerpadlu: Označuje pilotem ovládaný nebo dálkově ovládaný proměnný výtlak — výtlak je řízen samostatným hydraulickým nebo elektrickým signálem.
Hřídel pohánějící čerpadlo je znázorněna jako čára vstupující do kruhu ze strany protilehlé k trojúhelníku proudění. Když dvě čerpadla sdílejí společný hřídel – konfigurace tandemového čerpadla běžná u zemědělských traktorů a okruhů nakladače – jsou nakresleny dva kruhy spojené stejným vedením hřídele, každý s vlastním průtokovým trojúhelníkem a výstupním otvorem.
Variace symbolů hydraulického čerpadla podle typu čerpadla
Zatímco základní symbol je stejný pro všechna hydraulická čerpadla, kombinace modifikátorů sděluje konkrétní použitou technologii čerpadla. Níže uvedená tabulka shrnuje nejběžnější typy čerpadel a jejich odpovídající charakteristiky symbolů:
| Typ čerpadla | Přemístění | Klíčová funkce symbolu | Společná aplikace |
|---|---|---|---|
| Zubové čerpadlo (externí) | Opraveno | Kruh s jedním směrem ven trojúhelník s jednoduchou diagonální šipkou | PTO systémy, štípačky dřeva, nízkotlaké okruhy |
| Lopatkové čerpadlo | Opraveno or variable | Kruhový trojúhelník směrem ven; proměnná přidává dvojitou diagonální šipku | Průmyslové lisy, obráběcí stroje |
| Axiální pístové čerpadlo (pevné) | Opraveno | Kruhový trojúhelník s jednou diagonální šipkou směrem ven | Vysokotlaká mobilní zařízení |
| Axiální pístové čerpadlo (variabilní) | Variabilní | Zakroužkujte trojúhelník s dvojitou diagonální šipkou směrem ven | Bagry, hydrostatické pohony |
| Pístové čerpadlo s kompenzací tlaku | Variabilní | Kruh dvojitá šipka pružina přerušovaná pilotní čára | Energeticky účinné průmyslové systémy |
| Tandemové čerpadlo | Opraveno (each section) | Dva kruhy na společné čáře hřídele, každý s vnějším trojúhelníkem | Traktory, dvouokruhové zemědělské systémy |
| Obousměrné čerpadlo | Opraveno or variable | Zakroužkujte dva protilehlé vnější trojúhelníky na obou portech | Hydrostatické převodovky, navijáky |
Při čtení hydraulického schématu je symbol čerpadla téměř vždy spojen se symbolem hnacího motoru (elektromotor nebo spalovací motor) na jedné straně a tlakové potrubí systému na straně druhé. Zpětné potrubí nádrže (nádrže) se připojuje jinde v okruhu. Sledování těchto připojení od symbolu čerpadla směrem ven je výchozím bodem pro pochopení jakéhokoli schématu hydraulického obvodu.
Jak fungují hydraulická čerpadla poháněná PTO
Hydraulické čerpadlo poháněné PTO (Power Take-Off) čerpá mechanickou energii přímo z převodovky nebo motoru vozidla nebo traktoru a přeměňuje ji na hydraulický průtok a tlak pro pohon externích pracovních funkcí. Kloubový hřídel – standardizovaný na 540 RPM nebo 1 000 RPM pro zemědělské traktory podle norem ISO 500 a ASAE S203 — připojuje se přímo ke vstupnímu hřídeli čerpadla prostřednictvím drážkovaného spojení nebo adaptéru převodovky.
Na rozdíl od elektricky poháněných hydraulických agregátů nebo čerpadel namontovaných na motoru s přímým řemenovým nebo ozubeným pohonem má čerpadlo PTO klíčovou provozní charakteristiku: Hydraulický tok vytváří pouze při zapnutém PTO a motoru běžícím nad volnoběhem. Průtok se mění přímo s otáčkami vývodového hřídele — poklesne-li škrticí klapka motoru, sníží se i výstupní průtok čerpadla a tím i otáčky všech hydraulicky poháněných pohonů.
Symbol hydraulického čerpadla použitý ve schématu systému poháněného vývodovým hřídelem zobrazuje standardní kruh čerpadla s linií hřídele, ale hnací stroj připojený k tomuto hřídeli je obvykle zobrazen jako symbol motoru nebo označen jako „PTO“ spíše než standardní kruh elektrického motoru. V některých schématech se mezi vývodovým hřídelem a čerpadlem objevuje symbol převodovky, který označuje převodový poměr zvyšující nebo snižující otáčky.
Typy čerpadel PTO a pro jaké aplikace se hodí
Každá ze tří hlavních technologií čerpadel používaných v aplikacích PTO nabízí různé kompromisy v oblasti tlaku, konzistence průtoku, účinnosti a nákladů:
Zubová čerpadla (nejběžnější pro použití PTO)
Externí zubová čerpadla dominují hydraulickým aplikacím PTO kvůli jejich jednoduchosti, robustnosti a toleranci vůči kontaminované kapalině – důležité v zemědělském a stavebním prostředí. Typické zubové čerpadlo PTO pracuje při 150–250 bar (2175–3625 PSI) trvalý tlak s průtoky od 11 až 114 litrů za minutu při otáčkách vývodového hřídele 540 nebo 1 000 ot./min. Jsou s pevným zdvihem — průtok je přímo úměrný rychlosti hřídele a nelze jej nezávisle nastavit.
Pístová čerpadla (vysokotlaká, s proměnným průtokem)
Axiální pístová čerpadla dodávají vyšší trvalý tlak — až 350–420 barů (5 000–6 000 PSI) — a v konfiguracích s proměnným objemem umožňují nastavení průtoku nezávisle na otáčkách motoru. Díky tomu jsou vhodné pro náročné aplikace s PTO, jako jsou nákladní jeřáby (kloubové výložníky), systémy hákových zdvihů a vysokotlaké hydraulické nástroje. Kompromisem jsou vyšší náklady a vyšší citlivost na kontaminaci kapalin – obvykle je vyžadována třída čistoty ISO 4406 16/14/11 nebo lepší.
Lamelová čerpadla (hladký průtok, středotlaká)
Lamelová čerpadla nabízejí velmi hladký průtok s nízkou pulsací, díky čemuž jsou vhodná pro aplikace poháněné vývodovým hřídelem, kde záleží na kvalitě průtoku – určité dopravníkové systémy, sprejové aplikace a hydraulické asistenty řízení. Schopnost tlaku je střední při 140–175 bar (2 000–2 500 PSI) a jsou citlivější na opotřebení kontaminovanou kapalinou než zubová čerpadla. Méně časté při použití PTO v zemědělství, ale vyskytuje se v některých aplikacích průmyslových vozidel.
Klíčové specifikace pro výběr hydraulického čerpadla poháněného PTO
Přizpůsobení hydraulického čerpadla PTO jeho aplikaci vyžaduje vyhodnocení několika vzájemně závislých specifikací. Chybné zjištění má za následek buď poddimenzovaný výkon nebo předčasné selhání čerpadla:
| Specifikace | Typický rozsah | Pokyny pro výběr |
|---|---|---|
| Rychlost PTO | 540 RPM nebo 1 000 RPM | Přesně přiřaďte vstupní otáčky čerpadla k výstupním otáčkám vývodového hřídele traktoru |
| Přemístění (cc/rev) | 11–100 ccm/ot | Vypočítejte: požadovaný průtok (l/min) ÷ otáčky vývodového hřídele (RPM) × 1 000 |
| Hodnocení tlaku (kontinuální) | 150–420 bar | Musí překročit nastavení pojistného ventilu systému alespoň o 10–15 % |
| Typ hřídele a drážkování | SAE A, B, C; 6 nebo 21 zubů drážka | Musí přesně odpovídat výstupu adaptéru PTO nebo převodovky |
| Velikost a standard portu | SAE, BSP nebo ORFS | Dodržujte stávající systémové normy pro hadice a fitinky, abyste zabránili netěsnostem adaptéru |
| Směr rotace | CW nebo CCW (při pohledu od konce hřídele) | Musí odpovídat otáčení vývodového hřídele – nesprávný směr zničí čerpadlo během několika minut |
| Požadovaný vstupní výkon (kW) | 5–75 kW | Musí být v rámci jmenovitého výkonu PTO traktoru |
Specifikace směru otáčení si zaslouží zvláštní důraz. Spuštění zubového čerpadla ve špatném směru otáčení okamžitě vytlačí kapalinu proti vnitřním těsněním nesprávným směrem, což způsobí katastrofální selhání těsnění a zničení čerpadla během několika minut — ne hodiny. Před spuštěním vždy ověřte směr otáčení na typovém štítku čerpadla a porovnejte se skutečným otáčením vývodového hřídele.
Konfigurace montáže čerpadla PTO a uspořádání pohonu
Hydraulická čerpadla PTO se připojují ke zdroji energie prostřednictvím několika různých fyzických uspořádání v závislosti na typu vozidla, dostupných montážních bodech a požadovaném umístění čerpadla:
- Přímé uchycení zadního vývodového hřídele traktoru: Čerpadlo se přišroubuje přímo k držáku na zadním vývodovém hřídeli traktoru pomocí kloubového hřídele. Společné pro pohon externího hydraulického nářadí — štípačky dřeva, pohony sloupků, hydraulické secí stroje. Čerpadlo a jeho nádrž jsou obvykle namontovány na rámu nářadí, nikoli na traktoru.
- PTO namontovaný na převodovce (nákladní automobil): Na užitkových nákladních vozidlech je k portu PTO převodovky (standardní velikosti SAE A až F) připojena přizpůsobená jednotka PTO, která pohání čerpadlo přes přímý záběr ozubených kol. Čerpadlo je přírubově namontováno na PTO převodovce. Toto je standardní uspořádání pro sklápěče, vozidla na svoz odpadu, hákové vozíky a jeřábové vozíky.
- PTO rozdělovací převodovky: Nákladní vozy s pohonem všech čtyř kol s rozdělovací převodovkou někdy poskytují výstup PTO z rozdělovací převodovky, což umožňuje provoz čerpadla, když vozidlo stojí s odpojeným hnacím ústrojím. Používá se v hasičských a záchranných vozidlech.
- PTO setrvačníku motoru: Čerpadla namontovaná přímo na skříni zvonu motoru a poháněná od setrvačníku přes spojkovou sadu. Zajišťuje nepřetržitý provoz čerpadla nezávisle na převodovce – používá se v míchačkách betonu, sněhových frézách a vakuových cisternách, kde je zapotřebí nepřetržitý hydraulický výkon bez ohledu na rychlost vozidla.
Výpočet požadovaného zdvihového objemu a výkonu čerpadla PTO
Správné dimenzování čerpadla vývodového hřídele začíná definováním požadovaného hydraulického průtoku a tlaku a poté se vrací k požadavkům na výtlak a příkon. Výpočty jsou jednoduché:
Požadovaný objem čerpadla (cc/ot):
Zdvihový objem = (Požadovaný průtok v L/min × 1 000) ÷ otáčky vývodového hřídele v ot./min.
Příklad: Štípačka dřeva vyžaduje 30 l/min při otáčkách vývodového hřídele 1 000 ot./min. Výtlak = (30 × 1 000) ÷ 1 000 = 30 ccm/ot . Vyberte čerpadlo s objemem 30–35 ccm/ot, aby bylo možné počítat se ztrátami objemové účinnosti (u zubových čerpadel obvykle 5–15 %).
Požadovaný příkon (kW):
Výkon (kW) = (průtok v L/min × tlak v barech) ÷ 600 ÷ celková účinnost
Příklad: 30 l/min při 200 barech, celková účinnost 0,85. Výkon = (30 × 200) ÷ 600 ÷ 0,85 = 11,8 kW (přibližně 15,8 HP) . Jmenovitý výkon vývodového hřídele traktoru musí překročit tuto hodnotu – stačí vývodový hřídel traktoru o výkonu 30 HP; traktor o výkonu 20 HP není.
Vždy přidejte a 20–25% bezpečnostní rezerva nad vypočítaný výkon při specifikaci velikosti traktoru, protože účinnost čerpadla klesá s opotřebením a přechodné tlaky v systému mohou překročit ustálené hodnoty během podmínek zastavení pohonu.
Běžné problémy s čerpadlem PTO a jak je diagnostikovat
Většina poruch hydraulického čerpadla PTO se řídí rozpoznatelnými vzory, které lze diagnostikovat před úplným selháním:
- Kavitace (kvílení nebo ječení při spuštění): Způsobeno nedostatečným přívodem oleje do vstupu čerpadla – obvykle ucpaným sacím sítem, zborcenou sací hadicí nebo příliš nízkou hladinou kapaliny v nádrži. Kavitace eroduje vnitřní části čerpadla během několika hodin nepřetržitého provozu. Zkontrolujte podtlak v sacím potrubí pomocí vakuometru — více než 0,3 bar (9 inHg) na vstupu čerpadla znamená omezení sání.
- Nízký průtok a pomalý pohyb ovladače: U zubového čerpadla to znamená vnitřní opotřebení – vůle mezi převodem a skříní se zvětšila nad rámec specifikace, což umožňuje vnitřní obtok. Porovnejte skutečný průtok (měřený průtokoměrem) s jmenovitým průtokem při provozních otáčkách. Snížení o více než 15 % od jmenovitého průtoku v zubovém čerpadle znamená nutnost výměny.
- Přehřátí hydraulické kapaliny: Příčiny zahrnují čerpadlo pracující při tlaku nepřetržitě nad jeho trvalým jmenovitým výkonem, příliš vysoko nastavený pojistný ventil systému nebo nedostatečný objem zásobníku. Teplota hydraulické kapaliny nad 80 °C (176 °F) urychluje oxidaci oleje a degradaci těsnění — správně dimenzovaný systém by měl udržovat kapalinu pod 60–65 °C při nepřetržitém provozu.
- Netěsnost hřídelového těsnění: Externí únik oleje na hřídeli čerpadla ukazuje na vadnou hřídelovou ucpávku – obvykle způsobenou nadměrným vypouštěcím tlakem skříně (protitlak na vypouštěcím otvoru skříně čerpadla), otěrem znečištěné kapaliny nebo nesouosostí hřídele. U zubových čerpadel by vypouštěcí tlak skříně neměl překročit 3–5 bar (44–73 PSI) nepřetržitě.
- Nepravidelný nebo pulzující tok: U zubových čerpadel to znamená nasávání vzduchu přes netěsnou sací armaturu nebo nízkou hladinu kapaliny, což způsobuje, že čerpadlo přerušovaně nasává vzduch. Zkontrolujte všechny armatury sacího potrubí a odvzdušnění nádrže, zda nejsou ucpané.
