Гідроакумулятор
Зміст
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
- За способом накопичення енергії гідроакумулятори поділяються на два типи:
- гідроакумулятори з механічним накопичувачем;
- гідроакумулятори з пневматичним накопичувачем.
- Гідроакумулятори з механічним накопичувачем розділяють на:
- вантажний гідроакумулятор;
- пружинний гудроакумулятор.
- Гідроакумулятори з пневматичним накопичувачем поділяються на:
- балонний;
- поршневий;
- 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:
- Акумулювання гідравлічної енергії;
- Живлення системи в позаштатних і аварійних ситуаціях;
- Урівноваження сил і навантажень;
- Компенсація витоків;
- Компенсація обсягів робочої рідини;
- Демпфування пульсації поршневих насосів;
- Демпфування пульсацій в напірних і всмоктуючих магістралях;
- Демпфування пульсації при роботі паливних насосів високого тиску дизельних двигунів; д
- Гасіння гідроударів;
- Амортизаційна підвіска мобільної техніки та ін.
Переваги і недоліки
Кожному типу гідроакумуляторів властиві свої переваги і недоліки.
| Тип гідроакумулятора | Переваги | Недоліки |
|---|---|---|
| Вантажний гідроакумулятор |
|
|
| Пружинний
гідроакумулятор |
|
|
| Гідропневматичний акумулятор |
|
|
Мембранний акумулятор
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 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.
