Wybór napędu do bramy: hydrauliczny czy elektryczny?

Wstęp

Automatyka bramowa jest dziś coraz bardziej powszechna. Jeszcze trochę i będzie traktowana tak jak pralka czy lodówka – jako podstawowe i niezbędne wyposażenie domu. Przyczynia się do tego niewątpliwie duża dostępność i stosunkowo niska cena napędów elektrycznych.

Ale do otwierania bram oprócz automatyki silnikami elektrycznymi, bywa także stosowana automatyka hydrauliczna.

Jakie są zalety i wady tych rozwiązań? Jakie mają właściwości i zastosowanie? Kiedy zastosować taki albo inny typ napędu?

Postaram się odpowiedzieć na te pytania w niniejszym artykule. Tak więc rozsiądź się wygodnie i lecimy!

• Napędy do bram – podstawy działania
• Hydrauliczny napęd do bramy skrzydłowej
• Elektryczne siłowniki do bram skrzydłowych
• Który napęd do bramy zastosować: elektryczny czy hydrauliczny
• Podsumowanie

Napędy do bram – podstawy działania

Podstawowa rola napędów bramowych polega na otwieraniu i zamykaniu bram. To, kiedy brama ma się otworzyć i zamknąć możesz określić samodzielnie, np. naciskając przycisk na pilocie. Ale równie dobrze może się to dziać bez twojego udziału. Przykładowo, gdy wracasz do domu, system GPS może śledzić twoją pozycję i otworzyć bramę kiedy już jesteś w pobliżu.

W przypadku bram przesuwnych, za ruch bramy odpowiada silnik elektryczny z odpowiednią przekładnią. Wyjściem automatu jest koło zębate, które jest sprzęgnięte z „grzebieniem” na bramie. Dzięki temu może ona się przesuwać w jedną lub drugą stronę.

W przypadku bram skrzydłowych najczęściej są stosuje się siłowniki liniowe, w których podstawą działania jest zmiana odległości pomiędzy punktami mocowania siłownika. Mogą to być siłowniki tłokowe lub beztłoczyskowe. Zmianę odległości mocowań podczas pracy także można wykonać na na różne sposoby, ale o tym później. Rzadziej bywają stosowane siłowniki podziemne, których konstrukcja i działanie zasadniczo różnią się od siłowników liniowych. W tego rodzaju siłownikach element wyjściowy wykonuje niepełny obrót, dzięki czemu obraca się także brama przymocowana do tego elementu.

W automatach bramowych siłowniki hydrauliczne stosuje się właściwie tylko w przypadku liniowych siłowników do skrzydłówek. Z tego powodu dalsze opisy będą się skupiać wyłącznie na tego rodzaju sprzęcie. Nie będę opisywać szczegółowo elektroniki sterującej, ponieważ w jednym i drugim przypadku ma ona te same zadania.

Hydrauliczny napęd do bramy skrzydłowej

W hydraulicznych siłownikach liniowych do bram skrzydłowych czynnikiem wywołującym zmianę wymiarów siłownika jest olej. Ciecz jest wtłaczana do cylindra z odpowiedniej strony tłoka, powodując jego wypychanie albo wciąganie (jak na poniższym schemacie).

Aby system mógł działać, potrzebna jest pompa (oczywiście zasilana elektrycznie), która będzie tłoczyć olej pod odpowiednim ciśnieniem. Ponadto siłownik jest wyposażony w system zaworów, których zadaniem jest przekierowywanie strumienia oleju do odpowiednich części cylindra. Oczywiście są też zawory bezpieczeństwa, które muszą zadziałać, kiedy np. brama napotka przeszkodę.

Siłowniki hydrauliczne mają w tym przypadku niezaprzeczalną zaletę, jaką jest bardzo duża siła, którą mogą generować. Dzięki temu można je stosować do obsługi bardzo dużych i ciężkich bram skrzydłowych. Niebagatelne znaczenie ma też ich wytrzymałość na dużą intensywność pracy, czyli po prostu częste otwieranie i zamykanie bramy. Nadają się też do stosowania w szerokim zakresie temperatur otoczenia i mają lepszą żywotność od swoich elektrycznych odpowiedników. Dzięki przeniesieniu sił za pomocą oleju (układ hydrauliczny pełni rolę przekładni), siłowniki hydrauliczne są także bardzo ciche. Do oczywistych zalet należy też samoczynne smarowanie układu tłok-cylinder, dzięki czemu zupełnie nie trzeba sobie tym zaprzątać głowy.

Jeśli zaś chodzi o wady tych rozwiązań, to jako główną wadę trzeba wymienić stopień skomplikowania układu. Żeby siłownik hydrauliczny działał, to potrzebna jest pompa, system zaworów i rurek oraz medium przenoszące siłę napędową, czyli olej. Złożoność systemu sprawia, że jest zbyt drogie rozwiązanie aby stosować je do małych i lekkich bram. Ponadto jest wrażliwy na nieszczelności, przez które może się wydostawać olej z układu. Bardziej skomplikowana jest także obsługa i konserwacja takiego siłownika, a usuwanie ewentualnych awarii może przerastać umiejętności i możliwości wielu użytkowników.

Elektryczne siłowniki do bram skrzydłowych

Siłowniki elektryczne mają całkowicie odmienną budowę od hydraulicznych, co przekłada się także na zupełnie inne parametry.

Ich sercem są silniki elektryczne. Napęd z silnika na tłok siłownika jest przekazywany za pomocą przekładni, w której ostatnim stopniem jest śruba z nakrętką (w siłowniku hydraulicznym rolę przekładni pełnił olej). Silnik wytwarza obrotowy moment napędowy, który za pomocą przekładni jest przekształcany w ruch liniowy tłoka. Odwracanie kierunku ruchu tłoka jest realizowane poprzez zamianę kierunku pracy silnika

Rozwiązanie samo w sobie jest nieskomplikowane: silnik elektryczny + przekładnia = ruch tłoka do przodu lub do tyłu. Ma to swoje niezaprzeczalne zalety. Można do nich zaliczyć w pierwszej kolejności to, że siłownik elektryczny jest tańszy. Dzięki temu, że nie ma w układzie oleju, który mógłby wyciec w razie nieszczelności, siłownik elektryczny jest także bardziej przyjazny dla środowiska. Brak oleju pociąga za sobą jeszcze inne korzyści. Na przykład konserwacja siłownika elektrycznego jest prostsza – nie trzeba kontrolować poziomu oleju, stanu przewodów hydraulicznych, szczelności zaworów, itd. Konserwacja jest także tańsza, ponieważ tańsze są części i bardzo często można wykonać wszelkie naprawy samodzielnie. Siłowniki elektryczne na ogół mają także mniejsze wymiary. Może to być istotne, jeśli przestrzeń instalacyjna nas ogranicza.

Niestety, jak wszystko, tak i napędy elektryczne mają swoje wady. Przede wszystkim nie mogą znosić tak dużych obciążeń, jak siłowniki hydrauliczne. Mają mniejszą siłę i nie mogą pracować z tak dużą intensywnością. To powoduje, że nie można ich zastosować do wielkich, ciężkich lub często użytkowanych bram. Siłowniki elektryczne są także bardziej wrażliwe na warunki atmosferyczne. A przez zastosowanie przekładni mechanicznej są także głośniejsze od siłowników hydraulicznych.

Który napęd do bramy zastosować: elektryczny czy hydrauliczny

Niestety nie da się podać oczywistej odpowiedzi na to pytanie. Wszystko zależy od zastosowania i priorytetów.

Jeśli do zautomatyzowania jest bardzo duża i ciężka brama, która w dodatku ma być często użytkowana, to wybór właściwie jest tylko jeden: hydrauliczny napęd do bramy. Zapewnią najwyższą wydajność, moc i wytrzymałość systemu, co na pewno będzie kluczowe przy tego typu bramie.

Z kolei przy niezbyt wielkich „normalnych” bramach, nie ma potrzeby stosowania napędu hydraulicznego, ponieważ z powodzeniem wystarczą siłowniki elektryczne. Można dzięki temu oszczędzić sporo pieniędzy, ponieważ napędy hydrauliczne są po prostu drogie w zakupie. Jeśli dodatkowo ograniczeniem jest ilość miejsca do zamontowania napędu, to szala jeszcze bardziej przechyla się w stronę siłowników elektrycznych.

Warto również wziąć pod uwagę inne aspekty, takie jak np. koszty utrzymania i konserwacji systemu. Hydraulika niestety zawsze będzie droższa i bardziej skomplikowana. Jest tam więcej newralgicznych punktów do sprawdzania, których nie powinno się pomijać, aby zminimalizować ryzyko kosztownej awarii.

Warto jeszcze porównać oba typy siłowników na płaszczyźnie dbałości o środowisko. Zarówno siłowniki elektryczne, jak i hydrauliczne trzeba wyprodukować. Można się spodziewać, że samo wyprodukowanie jednego lub drugiego rodzaju siłowników nie będzie znacząco różnym „kosztem” dla środowiska. Ale do siłowników hydraulicznych jeszcze jest potrzebny olej, który w trakcie pracy prawdopodobnie trzeba będzie uzupełniać. Pytanie, gdzie się będzie „ulatniał” olej z układu? Prawdopodobnie będzie uciekał przez nieszczelności, więc może wywierać realny wpływ na środowisko. Poza tym olej z czasem może tracić swoje właściwości i dlatego trzeba go wymieniać. Zużytego oleju nie wolno wylać do kanalizacji lub w trawnik. Trzeba go utylizować, a to są dodatkowe realne koszty dla portfela.

Podsumowanie

Jak widać z porównania obu typów siłowników, każdy z nich ma swoje wady i zalety.

Wybierając hydrauliczny napęd do bramy zaletami są: trwałość, siła, odporność na dużą intensywność pracy, możliwość obsługi bardzo ciężkich bram i niski poziom wytwarzanego hałasu. Do głównych wad natomiast należy zaliczyć ich wysoką cenę, skomplikowaną konserwację oraz niebezpieczeństwo wycieku oleju, co może mieć wpływ na środowisko.

Jeśli zaś chodzi o siłowniki elektryczne, to najważniejszymi zaletami są: niska cena, nieskomplikowana budowa, łatwa obsługa i konserwacja, brak negatywnego wpływu na środowisko podczas eksploatacji i małe wymiary. Z wad najbardziej rzuca się w oczy mniejsza odporność na intensywną pracę, większy poziom hałasu oraz mniejsza trwałość.

Wybór odpowiedniego rodzaju siłownika będzie podyktowany przede wszystkim jego przeznaczeniem (wymiary i waga bramy, częstotliwość pracy), ale również zasobnością portfela. Oczywiście zawsze można przewymiarować i użyć najmocniejszego dostępnego sprzętu – bogatemu nikt nie zabroni :) Ale mimo wszystko, rozsądek, to wspaniała cecha! :)

A jeśli chcesz wiedzieć więcej na tematy związane z automatyka bramową i nie tylko, to zajrzyj na nasz kanał YT.