تطبيقات المكابس التلسكوبية مع المصاعد الهيدروليكية

مقدمة

بالرغم من ان المكابس المتداخلة (التلسكوبية) من الحلول المبكرة للمصاعد الهيدروليكية حيث تم رصد مصعد هيدروليكى تم انشاؤه فى عام 1920 م لمبنى من تسعة طوابق فى مدينة لوس انجليس تعمل وحدته الهيدروليكية بضخ الماء ويتم تحريك العربة باستخدام مكبس تلسكوبى إلا انها لم تكن حلا مثاليا لعدم استقرار الاداء بسبب عدم التزامن بين اجزاء المكبس فقد كان كل جزء يعمل بشكل مستقل عن الاخر اثناء الرحلة ولكن الآن ومع تطور التقنيات اصبحت المكابس المتداخلة من الحلول المهمة و المثالية لبعض انماط المصاعد الهيدروليكية وفى هذا الصدد يتناول موضوعنا العناصر التالية :

1. تصنيف المكابس التلسكوبية
2. كيف تعمل فى كلا من اتجاهى الصعود والنزول
3. اسس التصميم والاختيار
4. تطبيقاتها
5. عمليات خدمتها (اعادة التزامن - تعليمات التركيب )
6. استنتاجات

تصنيف المكابس التلسكوبية

يتكون المكبس التلسكوبي من جزئين أو اكثر متداخلين وعندما يتم ضخ الزيت فى الاسطوانة تبدأ هذه الاجزاء فى الامتداد خارج الاسطوانة ولكن طريقة تحرك هذه الاجزاء تختلف من مكبس آخر فإما ان تكون غير متزامنة فيتحرك كل جزء مستقلا عن الاخر  أو  تتحرك متزامنة تزامن خارجى باستخدام سلاسل أو حبال أو كابلات أو مسننات فتتحرك مع بعضها فى نفس الوقت ونفس السرعة أو أن تكون ذات تزامن داخلى بضخ الزيت من صندوق خارجى الى المكبس العلوى فتتزامن حركة الاجزاء مع بعضها تعد الطريقة الاخيرة هى الافضل من ناحية أداء الرحلة

توجد وضعيتين شائعتين لطريقة التزامن الداخلى فإما ان يتكون المكبس من مرحلتين فيكون للمرحلة العليا قطر اقل من قطر المرحلة السفلى ولكل مرحلة رأس خاصة بها لمنع التسريب أو يكون عبارة عن ثلاثة مراحل بثلاثة اقطار مناسبة فالقطر الاكبر للمرحلة السفلية والاوسط للمرحلة الوسطى والاصغر للمرحلة العلوية مع وجود دلائل لكل مرحلة تطبيقا لاشتراطات الاكواد التى تشترط وجود ادلة داخلية للمكابس ذات المرحلتين وأدلة خارجية لكل مرحلة فى حالة مكابس ذات ثلاثة مراحل بالاضافة الى الالتزام بالتكوين النهائى للمكبس بحيث يكون وحدة واحدة متوافقة و غير منفصلة الاجزاء

كيف تعمل المكابس التلسكوبية

لتوضيح طريقة عمل المكبس التلسكوبى اخترنا توصيف عمل مكبس بمرحلتين مع تزامن داخلى بينهما

اتجاه الصعود

بمجرد تسجيل طلب فى اتجاه الصعود وبالاستناد الى اشتراطات التشغيل الامن فى لوحة التحكم يبدأ المحرك فى العمل ومن ثم تضخ المضخة الزيت ويتحكم الصمام فى التدفق يصل الزيت الى الحجرة السفلية كما تم تعريفها فى الصورة التالية بالرمز #1 عن طريق الممر #2 وفى وجود موانع التسريب لكل مرحلة يبدأ تكوين الضغط الذى يتسبب فى تحريك المكبس السفلى#3 

ما سيحدث بعد يمكن تفسيره فى ضوء قانون باسكال حيث انه وفى الانظمة المغلقه يتساوى الضغط فى كل الاتجاهات فمع تدفق الزيت يبدأ المكبس العلوى #5 فى التمدد نتيجة الضغط المسبب بتحرك المكبس السفلى ومع استمرار تدفق الزيت من الممر ينتقل الزيت من الحجرة العلوية #4 ذات اللون الاخضر الى المنطقة ذات اللون الازرق وما يتحكم فى السرعة هنا هو معدل التدفق حيث يتمدد المكبسان بنفس السرعة وفى نفس الوقت ومع الوصول الى نهاية المشوار وتمدد المكبسان بالكامل يكون كل مكبس قد تحرك نصف مسافة الارتفاع

اتجاه النزول

عند تسجيل طلب نزول يبدأ المكبس السفلى فى النزول ويرجع الزيت الى الحجرة السفلية ويعود الزيت الخاص بالمكبس العلوى من المنطقة الزرقاء الى المنطقة الخضراء ومن ثم يرتد الزيت الى الصندوق

اسس تصميم وإختيار المكبس التلسكوبى

من اهم الاعتبارت التى تراعى عند تصميم المكبس التلسكوبى

1. ارتفاع منطقة رأس البئر 
2. عمق سقوط البئر 
3. مسافة ارتفاع البئر بين المنطقتين السابقتين
4. اجمالى حمولة العربة والحمولة الكاملة للركاب ووزن المكبس العلوى وفى حالة مكبس ثلاثة اجزاء يجب معرفة المكبس الاوسط ايضا
5. السرعة

من اولويات الاختيار توافق حجم المكبس مع الحمولة و اجمالى الرحلات ثم سرعة الحركة بين منطقتى رأس وسقوط البئر البئر 

لتمدد المكبس رأسيا يجب حساب المنطقة العلوية فى البئر (رأس البئر) وهى ارتفاع العربة نفسها عند وقوفها على مستوى الطابق الاخير مع اضافة نسبة ارتفاع اضافية بعد ارتفاع العربة هى حاصل جمع المنطقة من اخر نقطة فى ارتفاع العربة الى القطعة العلوية فى اطار العربة (TOT) وما اعلاها حتى سقف البئر كما فى الرسم التالى وتقدر المسافة بين TOT وسقف البئر ب 110 سم تحقيقا لاشتراطات الاكواد فيما يتعلق بالمنطقة الفارغة فى رأس البئر وباضافة عمق البئر ومسافة الحركة الرأسية من الطابق الارضى الى الاخير نحصل على ارتفاغ البئر كاملا كما يفضل اضافة 5 سم لمنطقة TOT  اعلى العربة عنها فى منطقة اسفل العربة لتحقيق زمن اكبر لعملية اعادة التزامن 

تطبيقات المكابس التلسكوبية

تعد المكابس التلسكوبية الارضية هى الخيار الأفضل سواء للتركيبات الجديدة أو استبدال وتحديث المكابس الارضية التقليدية ذات المرحلة الواحدة  وذلك فى حالة عدم وجود سقوط للبئر يكفى لاستيعاب المكبس بشكل يجعل امتداد المكبس كاملا لا يصل بالعربة لنهاية المشوار أو عند عدم وجود خلوص كافى بين اطار العربة والحائط كما هو مبين فى الجزء السفلى من الصورة السابقة

ميزة المكبس التلسكوبى الارضى انه لا يحتاج لعمق كبير فى الارض ليدفن فيها بعكس المكبس الارضى ذو المرحلة الواحدة وذلك لأن المكبس التلسكوبى تتداخل مراحله فى بعضها فيوفر مسافة الحفر ويتم ربط المكبس بالعربة مباشرة من المنتصف مع ضرورة عزله عن التربة ببطانة مناسبة أو باستخدام ماسورة مصنوعة من بوليمرات (جزيئات معقدة) مثل ال pvc كما فى الصورة التالية

عند تركيب مكبس تلسكوبى جانبى فوق مستوى الارض أو استبدال مكبس ارضى بمكبس تلسكوبى جانبى فى بئر ارتفاعه من 12-35 قدم (القدم يساوى 30 سم) يجب التأكد من وجود فراغ أو خلوص بين العربة والحائط يستوعب المكبس مع ضرورة الاهتمام بتثبيت المكبس بإطار العربة حيث قد يتطلب تركيب اطار جانبى اضافى يتم ربطة مع الاطار الاساسى والقاعدة وسيتطلب الامر ايضا اعادة ضبط السرعة والضغط لأنهما سيختلفان عنهما فى المكبس الارضى القديم كما تسمح هذه البنية بالاختيار بين مكبس تلسكوبى فوق مستوى الارض أو مكبس ارضى فى حالة عدم وجود ارتفاع كافى لمنطقة رأس البئر
يمكن الاختيار بين نوعيات المكابس فى حالة تثبيتها اعلى مستوى الارض وفقا للمحددات التالية

1. لإرتفاع 12 قدم يمكن استخدام مكبس بمرحلة واحدة
2. لإرتفاع 20 قدم يمكن اختيار مكبس تلسكوبى بمرحلتين
3. لإرتفاع 35 قدم يمكن اختيار مكبس بثلاثة مراحل

تطبيق افتراضى
بفرض ان :
سرعة العربة= 125 قدم/دقيقة
الارتفاع الكلى=23 قدم و 6 بوصة
ارتفاع العربة= 8 قدم
نسبة الارتفاع بين القطعة العلوية لإطار العربة وسقف البئر= 3 قدم و 7 بوصة
عرض البئر=4 قدم
سيكون :
 ارتفاع رأس البئر (من مستوى اخر وقفه الى سقف البئر) = ارتفاع العربة + المسافة الاضافية العلوية من سقف العربة الى سقف البئر = 8 قدم + 3 قدم و 7 بوصة + 11 بوصة = 12 قدم و 6 بوصة
مسافة الحركة الرأسية = الارتفاع + المسافة بين سقف العربة واعلى القطعة العلوية للاطار + 9 بوصة= 23 قدم و6 بوصة + 11 بوصة + 9 بوصة = 25 قدم و 2 بوصة
ارتفاع مكبس بمرحلتين = (مسافة الحركة الرأسية ÷2) + ثابت حسابى قيمته 18 =( 25 قدم و2 بوصة ÷ 2) + 18 = 14 قدم و 1 بوصة

يمكنك تحويل القياسات من القدم أو البوصة الى المتر أو السنتيمتر باستخدام احد المواقع الخاصة على الانترنت مثل unitconverters كما يظهر فى الصورة السابقة

يمكنك الان تحديد اقل مسافة ارتفاع مطلوبة لرأس البئر بملئ المستطيلات الفارغة فى الصورة السابقة ومقارنتها بالارتفاع الفعلى لها الذى حصلنا عليه فى التطبيق السابق فإذا كانت القيمة أقل أو مساوية للارتفاع الفعلى لرأس البئر سيمكنك استخدام مكبس تلسكوبى واذا كانت اقل سنلجأ لمكبس ارضى

كيفية خدمة المكابس التلسكوبية

عند البدء فى تشغيل المكابس التلسكوبية او صيانتها يجب التأكد من تفريغ كامل الهواء منها تجنبا لحدوث قفزات فى الحركة ويتم تفريغ الهواء عن طريق منفذ خاص لكل مرحلة كما يجب الاهتمام بإعادة المزامنة بعد تفريغ الهواء والانتباه الى سلامة الرؤوس من التسريب أو التلف

اعادة التزامن
فى حالة تغير التزامن بين مراحل المكبس يجب أولا تفريغ الهواء ثم اعادة التزامن يدويا أو عن طريق دائرة تضاف للوحة التحكم تقوم بعمل اعادة التزامن تلقائيا
تتم العملية يدويا بفصل التيار وإزالة مخمدات الحركة ومضادات التصادم فى اسفل البئر وفتح صمام النزول اليدوى حتى وصول الرؤوس الى نهاية الاسطوانة والنظر الى مقياس الضغط حتى يصل للصفر يتم غلق الصمام فورا وفى هذه الحالة تتساوى المسافات بين الرؤوس مع بعضها ومع نهاية الاسطوانة وهنا سنوصل التيار من جديد ونركب مخمدات الحركة ثم نختبر صودا ونزولا اكثر من مرة ونحدد هل تمت المزامنة بشكل صحيح ام بحاجة الى اعادة المزامنة من جديد
اما المزامنة التلقائية فتتم باستخدام دائرة خاصة فى لوحة التحكم تعمل فى وقت محدد فى اليوم أو بعد عدد مرات تشغيل معينة للمصعد ويتم التحكم فى ذلك فى البرمجة الخاصة بها وتتم عند نزول المكابس كاملة مع ضرورة ربط مسمار بطول مناسب فى نهاية المكبس العلوى وفق اشتراطات الاكواد وضبطه بشكل صحيح حيث تتساوى المسافات المحددة فى الصورة التالية

تعليمات التركيب

1. انزع الغطاء الكرتونى الخارجى واعثر على مفرغ الهواء وانزع وصلات الانابيب من ممر دخول الزيت الى الاسطوانة ثم ركب مفرغ الهواء
2. ركب الاسطوانة بشكل رأسى فى البئر
3. وصل انبوب أو خرطوم الزيت بين الصندوق والاسطوانة ثم انزع القطعة التى تربط رأس المكبس برأس الاسطوانة
4. ابدأ بضخ الزيت فى الاسطوانة حتى يعم المكبس العلوى
5. اضبط صمام تخفيف الضغط على قيمة من 25 الى 50 بار قبل تحميل العربة على المكبس
6. افتح مفرغ الهواء للمكبس العلوى وشغل المضخة حتى يبدأ الزيت فى الخروج بدلا من الهواء ثم اغلق مفرغ الهواء
7. كرر الخطوة السابقة للمكبس السفلى
8. اعد ضبط صمام تخفيف الضغط مرة اخرى
9. جرب الحركة لمسافة قصيرة لأعلى وانزع اى اغلفة أو ورق كرتونى بين الرؤوس وبعضها
10. جرب الحركة لنصف المسافة بالبطئ للتأكد من انتصاب المكبس بشكل رأسى
11. جرب الحركة بوضعية الصيانة للتأكد من نعومة الحركة وضبط الاجزاء

استنتاجات

قدرتنا على استخدام المكابس التلسكوبية بشكل صحيح تتوقف على مدى معرفتنا بطريقة عملها كما ان تركيبها بشكل صحيح مع اخذ دواعى الامان يؤدى الى عمر افتراضى اطول لها وللمصعد الهيدروليكى بشكل عام كما تعتبر هذه المكابس حل مثالى واقتصادى فى بعض الاحيان ويمكن بواسطتها تجنب اشكالات المكابس الارضية التقليدية

المصدر :
ترجمة بتصرف لكتاب
Telescopic Jacks 
 by Abe Salehpour and Don Brown