Гідроакумулятор

Гідроакумулятор

Гідравлічним акумулятором називається пристосування для накопичення (акумулювання) в працюючій гідросистемі енергії стиснутої рідини з наступним поверненням її (при певних режимах роботи) в гідросистему. Оскільки рідина знаходиться під тиском, з акумуляторами поводяться як з напірними резервуарами, і вони повинні бути розраховані на використання в умовах максимального робочого надлишкового тиску, з урахуванням типових умов приймання країни, де вони експлуатуватимуться.

Типи гідроакумуляторів

Типи гідроакумуляторів

• За способом накопичення енергії гідроакумулятори поділяються на два типи:

1. гідроакумулятори з механічним накопичувачем;
2. гідроакумулятори з пневматичним накопичувачем.

• Гідроакумулятори з механічним накопичувачем розділяють на:

1. вантажний гідроакумулятор;
2. пружинний гудроакумулятор.

• Гідроакумулятори з пневматичним накопичувачем поділяються на:

1. балонний;
2. поршневий;
3. мембранний.

Вантажний акумулятор

Вантажний акумулятор являє собою вертикально встановлений плунжерний циліндр, плунжер якого зв'язаний з масивним вантажем, що створює направлену вниз масову силу G. При зарядці акумулятора плунжер з вантажем силою тиску робочої рідини підіймається на деякий рівень і виконана рідиною робота по підйому перетворюється в потенційну енергію піднятої маси. Якщо в гідросистемі з таким акумулятором виникає потреба в короткочасному і значному збільшенні витрати робочої рідини, акумулятор розряджається: під дією масової сили вантажу і з циліндра витісняється в гідросистему об'єм робочої рідини при стабільному тискові.

Пружинний акумулятор

В пружинному гідроакумуляторі робоча рідина підведена в поршневу камеру циліндра, поршень якого навантажений зусиллям попередньо стиснутої пружини. Під дією тиску рідини поршень додатково деформує пружину. Кожному його положенню відновідає певний рівень тиску робочої рідини. Зарядка і розрядка такого акумулятора можлива тільки при змінах тиску і гідросистемі. При збільшенні тиску зростає об'єм поршневої камери і вона наповнюється додатковою кількістю рідини, яка буде повернена назад в гідросистему при зниженні тиску до попереднього рівня.

Гідропневматичний акумулятор (газовий)

Пневмогідравлічні акумулятори по принципу дії аналогічні пружинним, тільки роль пружини у них виконує газ. Рідина і газове середовище можуть бути розділені поршнем чи діафрагмою або мати безпосередній контакт. В останньому випадку конструкція акумулятора найбільш проста і технологічна, але при його роботі має місце швидке зниження акумулюючої здатності через втрати газу, який виноситься рідиною, розчиняючись в ній. Це також може викликати появу в гідросистемі газових пробок, які призводять до нарівномірності руху гідродвигунів, вібрацій при їх роботі, тощо. Названі недоліки усунені в конструкціях з розділювачами.Зважаючи на низку недоліків гідроакумулятори з механічним накопиченням енергії не отримали широкого розповсюдження і мають обмежене застосування.

При малій зміні тиску в рідинної порожнини гідроакумулятора газ стискається незначно. У цьому випадку для підтримки тиску у вузькому діапазоні змінюваний обсяг гідроакумулятора може виявитися недостатнім для робочого процесу. . Для того, щоб зміна обсягу в меншій мірі впливало на зміну тиску, газову порожнину гідроакумулятора збільшують за допомогою підключення до неї додаткового ресивера. У цьому випадку обсяг газової порожнини складається з обсягу ресивера і змінного об'єму гідроакумулятора. Економічно доцільно застосовувати гідроакумулятори в системах з епізодичними піками споживаної витрати, які значно перевищують середні витрати рідини в гідросистемі. Встановлена потужність гідроприводу при цьому може бути зменшена в півтора-два рази, а споживання енергії такою системою можна знизити більш, ніж на 50%. Різні за конструкції (поршневі, балонні, мембранні, сильфонні) і призначенням пневмогідроаккумулятори дозволяють отримати рішення для багатьох завдань, таких як:

1. Акумулювання гідравлічної енергії;
2. Живлення системи в позаштатних і аварійних ситуаціях;
3. Урівноваження сил і навантажень;
4. Компенсація витоків;
5. Компенсація обсягів робочої рідини;
6. Демпфування пульсації поршневих насосів;
7. Демпфування пульсацій в напірних і всмоктуючих магістралях;
8. Демпфування пульсації при роботі паливних насосів високого тиску дизельних двигунів; д
9. Гасіння гідроударів;
10. Амортизаційна підвіска мобільної техніки та ін.

Переваги і недоліки

Кожному типу гідроакумуляторів властиві свої переваги і недоліки.

Тип гідроакумулятора	Переваги	Недоліки
Вантажний гідроакумулятор	постійний тиск гідроакумулятора простота конструкції великий робочий об'єм низька вартість	низька енергоємність висока інерційність громіздкість конструкції низький тиск
Пружинний гідроакумулятор	відносна простота конструкції невисока вартість	тиск залежить від характеристики і лінійної деформації пружини невеликий робочий об'єм інерційність
Гідропневматичний акумулятор	висока енергоємність при малих розмірах різні виконання по конструкції і призначенню	тиск акумулятора змінюється в залежності із політропним процесом стиску і розширення газу

Мембранний акумулятор

Мембранний гідроакумулятор

Мембранний гідроакумулятор служить для накопичення гідравлічної рідини з наступною її віддачею в потрібний момент часу. Також, їх широко застосовують для демпфування (згладжування) пульсацій і ударів рідини в системі. Як у поршневих і балонних гідроакумулятора, цей процес відбувається за рахунок стисливого газу. У вигляді роздільника середовищ застосовується каучукова мембрана, яка закріплена на внутрішній стінці корпусу і деформується в процесі стиснення і розширення азоту. У верхній частині гідроакумулятора встановлений газовий клапан, що перешкоджає виходу азоту з газової порожнини. При відсутності тиску в рідинної порожнини, мембрана повністю притискається до вихідного отвору. Щоб внутрішні краї цього отвору не пошкоджували каучук, в мембрані в цьому місці зроблено металеву щільність (тарілчастий клапан). В якості газу у верхній порожнині найчастіше застосовують азот і в жодному разі - повітря або кисень. Це обумовлено тим, що знаходяться під тиском повітря і кисень - вибухонебезпечні.

Мембранні гідроакумулятори (або пневмогідроаккумулятори) бувають перезаряджаються, розбірні і запаяні (даний вид заряджає азотом сам виробник при виготовленні). Крім того, акумулятори можуть бути виготовлені з різних матеріалів - як корпус, так і самі мембрани. Застосування тих чи інших матеріалів зумовлене різними умовами експлуатації (температура, робоче середовище і т.д.). Завдяки своїм компактним розмірам дані акумулятори широко застосовуються в мобільну техніку. Як і вся подібна продукція, мембранний гідроакумулятор потребує сертифікатах тієї країни, в якій експлуатується.

Балонний гідроакумулятор

Балонний гідроакумулятор

Балонний гідроакумулятор отримав свою назву завдяки формі роздільника, що відокремлює газ (азот) від рідини: на вигляд він нагадує гумовий балон або витягнуту грушу, що знаходиться в такій же за формою металевої ємності. З одного боку акумулятора гумова груша заправляється азотом, а з іншого боку він приєднується до робочої порожнини, з якої надходить рідина (в промисловості використовується мінеральне та синтетичне масло). У цей час балон з газом стискається, поступаючись об'єм рідини. Коли тиск у системі падає - газ в балоні розширюється, витісняючи масло назад у систему, тим самим заповнюючи брак рідини. Далі насос знову заправляє акумулятор маслом під тиском, змушуючи балон стискатися. Завдяки своїм конструктивним особливостям, балонний гідроакумулятор не так інертний, як поршневий. У порівнянні з мембранними гідроакумулятора, відрізняється великими розмірами.

Функції:

   * Харчування гідравлічної системи в аварійних ситуаціях;
   * Акумулювання енергії;
   * Урівноваження сил;
   * Компенсація витоків рідини;
   * Підвіска транспортного засобу;
   * Гасіння гідроударів і пульсацій;
   * Підтримання необхідного тиску в системі при вимкненому насосі.