Основные типы гидроаккумуляторов

Информация может быть не достоверна

Основные типы гидроаккумуляторов

Автор статьи: инженер технического бюро ХЮДАК Санкт-Петербург Шашков Дмитрий

Условия жизни побуждают нас к постоянному совершенствованию наших знаний и навыков. Не стали исключениями  и технологии производства с автоматизацией производственных процессов. С течением времени механические шестерни стали слишком громоздкими, а цепи – тяжеловесными; силы трения маховиков и валов стали недопустимо велики. Требовалось создание привода, способного выполнять все возложенные на него нагрузки, будучи в тоже время компактным и простым в монтаже и эксплуатации. Такой системой передачи энергии стал гидропривод.

В качестве рабочей жидкости была практически несжимаемая среда - минеральное масло. Для создания необходимого давления был разработан ряд насосов, приводимых в движение двигателями, которые, по своему разнообразию типов, справлялись с различными задачами в различных условиях эксплуатации. Понадобились устройства, которые бы распределяли жидкость по разные направлениям и линиям, изменяя скорость движения жидкости и её давление в системе. Так появились распределители и клапаны. В роли самих исполнительных механизмов были разработаны гидроцилиндры (для линейного перемещения) и гидромоторы (поступательно-вращательные действия).

Учитывая, что механические процессы всё равно в некоторой степени присутствуют, в гидравлической системе образуется продукт трения и износа, пыль и осадок. Для решения этой проблемой были внедрены специально разработанные фильтры, которые очищали рабочую жидкость от различных механических примесей для стабильной и продолжительной работы всех компонентов системы. В качестве линий соединений всех этих устройств используются рукава высокого давления (РВД), представляющие собой резиновые шланги с металлическим сетчатым каркасом внутри, которые могут быть протянуты на довольно значительные расстояния, что является одним из основных достоинств гидравлики. Кроме того, появилось еще крайне важное и полезное устройство, способное накапливать энергию жидкости, когда энергия избыточна, и отдавать, когда она необходима. Оно получило название гидравлический аккумулятор, или гидроаккумулятор.

Из самого названия, состоящего из двух частей: гидра (жидкость) и аккумулятор - видно, что данное устройство аккумулирует (накапливает) жидкость под давлением, и это является его основной, но не единственной функцией. Кроме вышеупомянутого названия, их иногда называют пневмогидроаккумуляторами. Происходит так потому, что для большей эффективности и уравнивания давлений жидкость в аккумуляторе подвергается давлению сжатого газа (Вместо газа иногда используется пружина, однако, данный тип аккумуляторов, как и грузовой, не получили большого распространения, они используются в специальных случаях и подробно на них останавливаться не будем). Так как газы растворимы в жидкостях, для разделения этих сред применяют каучук. Состав данного материала может меняться в зависимости от среды и условий использования. В качестве газа подразумевается, в основном, азот и никогда - взрывоопасные газы, такие, как кислород.

По конструктивному исполнению аккумуляторы делят на три типа: 

• баллонные гидроаккумуляторы;
• поршневые гидроаккумуляторы;
• мембранные гидроаккумуляторы.

Рассмотрим каждый из типов более подробно:

Баллонный гидроаккумулятор - самый распространенный тип аккумулятора на средний расход в гидроприводах быстрого действия. В качестве разделителя среды используется резиновый баллон. Изначально баллон находится под давлением газа. Жидкостная полость соединена с системой. При увеличении давления в системе, баллон сжимается, вбирая в аккумулятор некоторое количество жидкости. При уменьшении давления сжатый газ вытесняет жидкость обратно в систему. Устанавливаются обычно вертикально или горизонтально. Полость жидкости должна находиться снизу. Работать могут в диапазоне температуры от -50°С до + 150°С. Каучуковый баллон по мере износа может быть заменен на новый.

Кроме накопления энергии, баллонные гидроаккумуляторы выполняют ещё ряд других функций:

• питание системы при аварийной ситуации
• уравновешивание сил
• компенсация утечек жидкости
• компенсация объема
• гашение гидроударов
• подвеска транспортного средства
• демпфирование пульсаций

Поршневой гидроаккумулятор - простота конструкции обеспечивает ему сравнительно небольшую стоимость по сравнению с возможностью работать на больших объёмах (до 600 литров). Принцип работы такой же, как и у баллонного, с той лишь разницей, что в качестве разделительной среды используется металлический поршень. От материала уплотнений в поршне зависит среда и температура, с которой совместимы аккумуляторы. В связи со своими особенностями, поршневой аккумулятор имеет свои преимущества, по сравнению с остальными. Вот некоторые из них:

• широкий ассортимент изделий: от 0.1 до 1200 л номинального объема;
• высокое соотношение между давлением зарядки газа и максимальным рабочим давлением жидкости;
• экономичное решение использования газовых резервных баллонов для систем с низкой разницей давлений;
• возможны низкие скорости потока. Ограничение: максимальная скорость поршня;
• экономия мощности;
• высокий уровень эффективности гидравлической установки;
• отсутствие возникновения внезапного падения давления газа при износе уплотнений;
• компактность;
• контроль объема жидкости по всей длине хода поршня, например, с помощью электрического конечного выключателя.

Мембранный аккумулятор - ввиду своих небольших размеров, используется чаще всего там, требуется моментальное высвобождение энергии при небольших размерах (например, станки или мобильная техника). Диапазон вместимости рабочей жидкости варьируется от 0,75 до 4 литров. Принцип работы схож с поршневым аккумулятором, только в качестве разделителя сред применяется каучуковая мембрана. Различают два типа мембранных аккумуляторов: со сварным и разборным корпусом. В сварной конструкции мембрана запрессована в кольцевой паз внутри корпуса, а специальная технология обеспечивает минимальный нагрев во избежание повреждений мембраны при сварке. В этом заключается отличие от разборной мембраны, где верхняя и нижняя части корпуса соединены посредством резьбы. Такое устройство позволяет заменять мембрану, не меняя корпус. Допустимая рабочая температура от -10°С до +80°С.

В процессе использования гидравлических систем было разработано много дополнительных устройств для более удобного использования и обслуживания гидроаккумуляторов. Например, предохранительные и выключающие блоки, которые монтируются между аккумулятором и рабочей линией для предохранения его от перегрузки, его отключения и разрядки (применяют ручное и электрическое управление). Непосредственно, для заправки азотом аккумулятора, появились зарядные устройства. Их можно поделить на два вида по конструктивному и принципиальному исполнению: переливного типа и вакуумной перекачки. Первый вид представляет собой перепускной или редукционный клапан с манометром, который подключается к газовой полости аккумулятора и баллону с азотом. Заправка происходит по принципу перетекания из области высокого давления (азотный баллон) в область низкого (аккумулятор). Второй вид является более сложным устройством, обычно состоящим из гидравлической станции, вакуумного насоса и с полностью автоматизированным управлением. Перекачивает азот путем вакуумной откачки из азотного баллона и наполнения газовой полости аккумулятора. Перед переливным типом имеет то преимущество, что может полностью выкачать газ из азотного баллона и имеет возможность работать с большими давлениями. Следует отметить, что у каждого производителя свои подсоединения к газовой полости, поэтому, если на предприятии установлено сразу несколько разных видов, необходимо иметь в наличии различные переходники. В настоящий момент, аккумулятор установлен в среднем на двух из трёх гидравлических систем. Следует помнить, что, так как гидроаккумулятор - это устройство, работающее под давлением, оно обязано иметь сертификат по безопасности той страны, в которой применяется. Это касается также и запорно-предохранительных блоков. Ведь зачастую только соблюдая правила безопасности и правильные условия эксплуатации можно добиться продуктивного, бесперебойного и долговременного протекания рабочего процесса.